О рождении электрон-позитронных пар из вакуума полем интенсивного лазерного излучения
Попов В.С., Мур В.Д., Нарожный Н.Б., Попруженко С.В.

Поступила в редакцию: 5 Августа 2015

DOI: 10.7868/S0044451016030147

PDF (602.4K)

Дан обзор работ, посвященных теории рождения e⁺e^--пар из вакуума под действием интенсивного лазерного излучения. Рассмотрены следующие вопросы: образование пар в постоянном электрическом поле \cE и в переменном во времени однородном поле \cE (t); зависимость числа N_e⁺e^- родившихся пар от формы лазерного импульса (динамический эффект Швингера); реалистическая трехмерная модель фокусированного лазерного импульса, основанная на точном решении уравнений Максвелла и содержащая параметры: радиус фокального пятна R, дифракционную длину L, параметр фокусировки Δ , длительность импульса τ и его форму. В рамках этой модели вычислены значения N_e⁺e^- как для одиночного лазерного (n=1) импульса, так и в случае нескольких когерентных импульсов с фиксированной общей энергией, одновременно «сталкивающихся» в лазерном фокусе. Показано, что при число пар возрастает на несколько порядков по сравнению со случаем одиночного импульса. Рассмотрена экранировка лазерного поля рождающимися из вакуума парами, его «истощение» и предельные значения полей, достижимых в лазерных экспериментах. Обсуждается связь проблемы рождения пар с задачей о квантовом осцилляторе с переменной частотой и с теорией групп SU(1,1) и SU(2). В расчетах используется релятивистская версия «метода мнимого времени», в рамках которой развита релятивистская теория туннелирования и получено обобщение теории Келдыша на случай ионизации релятивистских связанных систем - атомов и ионов. Вычислена скорость ионизации водородоподобного иона с зарядом в зависимости от интенсивности \cI и эллиптичности ρ лазерного излучения.