論文の概要: Comparison of wave-mixing processes in rarefied gas and QED vacuum using numerical simulations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.22894v1
• Date: Fri, 26 Sep 2025 20:20:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-30 22:32:18.92763
• Title: Comparison of wave-mixing processes in rarefied gas and QED vacuum using numerical simulations
• Title（参考訳）: 数値シミュレーションによる希薄ガスとQED真空中の波動混合過程の比較
• Authors: Marianna Lytova, François Fillion-Gourdeau, Simon Vallières, Sylvain Fourmaux, François Légaré, Steve MacLean,
• Abstract要約: 真空中におけるレーザー誘起非線形量子電磁力学(QED)効果と競合する信号とを区別するために必要な条件について検討する。 希薄ガスの寄与は1D-1V フラソフ-マクスウェル系を用いて統計的にモデル化される。 真空非線形性はハイゼンベルク・オイラー効果の弱場展開の中で説明される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We study the conditions required to distinguish laser-induced nonlinear quantum electrodynamics (QED) effects in vacuum from competing signals due to interactions of laser pulses with ionized residual gas. The latter is inevitably present in vacuum chambers where experiments are performed because the vacuum is never perfect and there is always some residual pressure. The rarefied gas contribution is modeled statistically using the 1D-1V Vlasov-Maxwell system, while vacuum nonlinearities are described within the weak-field expansion of the Heisenberg-Euler effective action. In both cases, photon spectra from wave-mixing processes are evaluated by solving numerically the resulting partial differential equations using a semi-Lagrangian scheme. We consider short pulses in co- and counter-propagating configurations, allowing us to identify the laser intensities and vacuum pressures for which the vacuum signal dominates. These results provide quantitative guidance for future all-optical experiments aiming to detect light-by-light scattering in vacuum.
• Abstract（参考訳）: レーザーパルスとイオン化残留ガスの相互作用により、真空中の非線形量子電磁力学(QED)効果を競合信号と区別するために必要な条件について検討した。 後者は、真空が完璧ではなく、常に残留圧力があるため、実験が行われる真空室に必然的に存在している。 希薄気体の寄与は1D-1V フラソフ-マクスウェル系を用いて統計的にモデル化される一方、真空非線形性はハイゼンベルク-オイラー効果の弱場膨張の中で説明される。 いずれの場合も、半ラグランジアンスキームを用いて得られた偏微分方程式を数値的に解くことにより、波動混合プロセスからの光子スペクトルを評価する。 我々は、共伝播と反伝播で短いパルスを考慮し、真空信号が支配するレーザー強度と真空圧力を識別する。 これらの結果は、真空中の光による散乱を検出することを目的とした将来の全光学実験のための定量的ガイダンスを提供する。

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