П. Казинский «Высокоэнергетическая фотонная голограмма фотонного газа» (продолжение)

Аннотация:

Будет получена фотонная голограмма фотонного газа (в том числе одного фотона), приготовленного в произвольном квантовом состоянии, для любых энергий зондирующего фотона по порядку величины вплоть до порогов рождения мюон-антимюонной и пион-антипионной пар. Состояние газа фотонов предполагается таким, что для расчёта рассеяния можно пользоваться стандартной теорией возмущений. В качестве примера будет рассмотрено когерентное рассеяние на когерентной и некогерентной решетках из фотонов (одного фотона), плотности энергии которых совпадают в момент времени t=0. Расчёт показывает, что голограммы в этом случае оказываются разными: в голограммах имеются резонансные конусы, которые имеют разный вид для когерентной и некогерентной решеток. Это показывает, что голограмма позволяет отследить когерентность состояния газа фотонов.

Найдена диэлектрическая восприимчивость газа фотонов и одного фотона на массовой оболочке зондирующего фотона. Данная диэлектрическая восприимчивость описывает среду с линейным и круговым двулучепреломлениями. Среда является прозрачной при энергии зондирующего фотона меньшей энергии рождения электрон-позитронной пары и становится поглощающей при большей энергии зондирующего фотона. При высоких энергиях зондирующего фотона, \sqrt{s} >> 2m, тензор диэлектрической восприимчивости газа фотонов такой же, как у двулучепреломляющей плазмы. Найдены соответствующие плазменные частоты. Показано, что при энергиях зондирующего фотона больше 1 ГэВ и энергиях фотонов в фотонном газе порядка 1 эВ и больше и плотности энергии фотонного газа такой, что классический параметр интенсивности порядка единицы, голограмма фотонного газа может наблюдаться на имеющихся экспериментальных установках.

План:

1. Постановка задачи и мотивация
2. Общая формула для голограммы
3. Матрица плотности рассеянного зондирующего фотона
4. Эволюция параметров Стокса зондирующего фотона
5. Рассеяние на гауссовом волновом пакете фотонов
6. Рассеяние на когерентной и некогерентной решётках фотонов
7. Диэлектрическая восприимчивость фотонного газа и одного фотона
8. Выводы и обсуждение результатов

Литература:

1. P. O. Kazinski, A. A. Sokolov, High-energy photon hologram of a photon gas, arXiv:2604.21835.
2. R. Karplus, M. Neuman, Phys. Rev. 80, 380 (1950); Phys. Rev. 83, 776 (1951).
3. B. De Tollis, Nuovo Cim. 32, 757 (1964); B. De Tollis, Nuovo Cim. 35, 1182 (1965); V. Costantini, B. De Tollis, G. Pistoni, Nuovo Cim. A 2, 733 (1971).
4. S. Bragin, S. Meuren, C.H. Keitel, A. Di Piazza, High-energy vacuum birefringence and dichroism in an ultrastrong laser field, Phys. Rev. Lett. 119, 250403 (2017).
5. A. Fedotov, A. Ilderton, F. Karbstein, B. King, D. Seipt, H. Taya, G. Torgrimsson, Advances in QED with intense background fields, Phys. Rep. 1010, 1 (2023).
6. G. Barton, How close to ideal is the photon gas? Corrections to Planck’s laws at kT << m_e, Annals Phys. 205, 49 (1991).
7. V.N. Baier, A.I. Milstein, V.M. Strakhovenko, Interaction between a photon and an intense electromagnetic wave, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 69, 1893 (1975) [Sov. Phys. JETP 42, 961 (1976)].
8. G.L. Kotkin, V.G. Serbo, Polarization of high-energy $\gamma$-quanta traversing a bunch of polarized laser photons, Phys. Lett. B 413, 122 (1997).

Приглашаются все желающие.