Theoretische Untersuchung des hochnichtlinearen Regimes der Quantenelektrodynamik mit Hilfe von Laser-Materie und Laser-Plasma Wechselwirkungen

• Antragsteller: Dr. Sebastian Meuren
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 361969338

Mittels Kollisionen zwischen hochintensiven optischen Laserpulsen und ultrarelativistischen Elektronen, die beispielsweise von Laser-Plasma Beschleunigern bereitgestellt werden, ist es möglich, das kritische Feld der Quantenelektrodynamik (QED) mit heutigen technischen Möglichkeiten zu erreichen. Darüber hinaus werden Starkfeld-QED Effekte wie die quantisierte Strahlungsrückwirkung, die Erzeugung von Elektron-Positron Paaren sowie QED-Kaskaden die Laser-Materie und Laser-Plasma Experimente beeinflussen, die an bald zur Verfügung stehenden Forschungseinrichtungen wie der "Extreme Light Infrastructure" (ELI) durchgeführt werden können. Laserbasierte Starkfeld-Experimente werden das Standardmodell der Teilchenphysik an der sogenannten "Intensitätsgrenze" testen, sie sind also komplementär zu der Suche nach neuen Teilchen, die mit Hilfe von konventionellen Teilchenbeschleunigern an der "Energiegrenze" erfolgt. In Bereichen, in denen auf der einen Seite kollektive Plasmaeffekte und der Energieverlust des Laserfeldes wichtig werden, sowie auf der anderen Seite die klassische Elektrodynamik und die quantenelektrodynamische Störungstheorie ihre Gültigkeit verlieren, wird der QED "particle-in-cell" (PIC) Ansatz für numerische Berechnungen verwendet. Im Rahmen dieses Antrags möchten wir die Gültigkeit solcher QED-PIC Berechnungen untersuchen, neue Phänomene betrachten, die bisher noch nicht berücksichtigt wurden und neue Experimente analysieren, die das Zusammenspiel zwischen Plasmaphysik und hochnichtlinearen QED-Prozessen testen können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Nathaniel Joseph Fisch