論文の概要: Vacuum photon emission and mean electromagnetic field in pair-creating external backgrounds

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.12547v1
• Date: Wed, 10 Jun 2026 18:01:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-12 15:55:27.391006
• Title: Vacuum photon emission and mean electromagnetic field in pair-creating external backgrounds
• Title（参考訳）: 対生成外部背景における真空光子放出と平均電磁場
• Authors: I. A. Aleksandrov, E. V. Perelygin, D. V. Chubukov,
• Abstract要約: 量子電気力学における真空放射過程の摂動的記述を開発する。 発光光子の平均数密度は、微細構造定数における第2の非消滅次数によって導出する。 誘導真空電流の電磁的ドレッシングを含む平均電磁場を$e3$で計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We develop a perturbative description of vacuum radiative processes in quantum electrodynamics with a prescribed external electromagnetic background capable of producing electron-positron pairs. Since the initial vacuum is then unstable and the in- and out-vacua are inequivalent, radiative observables require a real-time formulation beyond the ordinary in-out approach of vacuum-stable QED. Using the Keldysh-Schwinger-Fradkin nonequilibrium technique, we derive the mean number density of emitted photons through the second nonvanishing order in the fine-structure constant. The leading term, of order $α$, reproduces the known vertex and tadpole mechanisms, while the complete order-$α^2$ correction contains interference, loop, and induced-current contributions. We also give an independent derivation based on the spectral decomposition of the identity operator in the in-Fock space, where the photon number density is represented as a sum of squared transition amplitudes and vacuum-disconnected terms are canceled by the optical theorem generalized to an unstable vacuum. In addition, we compute the mean electromagnetic field through order $e^3$, including the electromagnetic dressing of the induced vacuum current, and verify it using the corresponding Schwinger-Dyson equations. The final formulas are expressed in terms of exact solutions and propagators of the Dirac equation in the external background and apply to general spacetime-dependent field configurations.
• Abstract（参考訳）: 我々は、電子-陽電子対を生成できる所定の外部電磁背景を持つ量子電磁力学における真空放射過程の摂動的記述を開発する。 初期真空は不安定であり、イン・アンド・アウト・真空は等価ではないため、放射可観測物は真空安定QEDの通常のイン・アウトアプローチを超えるリアルタイムな定式化を必要とする。 ケルディシュ・シュウィンガー・フラドキン非平衡法を用いて、微細構造定数における第2の非消滅次数を通して放出された光子の平均数密度を導出する。 次数$α$の先頭項は既知の頂点とタドポールの機構を再現し、完全位数$α^2$の補正には干渉、ループ、誘導電流の寄与が含まれる。 また、光子数密度を2乗遷移振幅の和として表し、真空分離項を不安定真空に一般化した光学定理によりキャンセルする、フォック空間における恒等作用素のスペクトル分解に基づく独立導出を与える。 さらに、誘導真空電流の電磁ドレッシングを含む平均電磁場を$e^3$で計算し、対応するシュウィンガー・ダイソン方程式を用いて検証する。 最終的な公式は、外部背景におけるディラック方程式の正確な解とプロパゲータの項で表され、一般時空依存の場構成に適用できる。

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