量子辐射反作用理论研究获进展

本报讯（记者黄辛报道）据中科院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室的研究，超强激光和高能电子束的碰撞揭示了电子动力学经典与量子电动力学（QED）之间的边界。这一发现为我们理解极端强场条件下光与物质相互作用的基本规律开辟了新的途径，相关成果已在前沿物理学领域的权威杂志《通讯—物理学》发表。

带电粒子的运动及其辐射问题一直是电磁学领域最古老且核心的研究课题之一。随着科学技术的进步，新的研究发现，在辐射主导的情形下，经典电磁学理论中的图像可能不再适用。尤其是当单个辐射光子的能量与电子本身的能量相当甚至更大时，辐射的性质将从连续转变为离散，并且表现出强烈的随机效应。要准确描述这种现象，必须依赖强场QED理论。

上海光机所研究团队深入了10到100拍瓦级的激光与能量为数百MeV的电子束之间的横向碰撞过程。在这个过程中，他们发现电子的透射和反射行为在不同的理论框架下有截然不同的表现。在忽略辐射反作用力的影响下，高能电子将如穿透玻璃般直接穿过激光束。而按照经典的LL方程预测，电子将在强激光场的作用下能量消耗殆尽，全部被散射。在量子电动力学（QED）的理论框架下，部分电子透射而部分被散射，这正是量子特性中离散、随机的深刻反映。

这一研究不仅揭示了极端强场条件下电子动力学行为的新特点，还提出了测量散射电子数量和角分布的方法，以实验手段验证不同理论框架的适用性。随着科技的发展，未来在10到100拍瓦激光装置上，人们有望直接观察到极端强场下高能自由电子的量子力学行为，这无疑对于深入理解光与物质相互作用的基本规律具有重大意义。

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