時間依存する一様電場上におけるラーモア 放射の量子

広島大学
宇宙物理学研究室
中村 元
(共同研究者 山本一博、木村蘭平)
ラーモア放射

加速荷電粒子からの古典的放射
放射エネルギーは加速度の二乗に比例

量子電磁気学の古典極限として導出できるか?
また、その量子効果は?
→(Higuchi,Walker 2009)非相対論的極限、ℏ一次まで

本研究は相対論的極限にも拡張
(Yamamoto, Nakamura 2011, Kimura, Nakamura, Yamamoto 2011)
定式化
対応するファインマンダイアグラム
全放射エネルギー
相互作用ハミルトニアン
量子化
運動方程式
WKB解
放射エネルギーの式
WKB解を代入
これを展開しℏの一次までとる
ℏの一次までの全放射エネルギー
First order quantum correction
非相対論的極限
(Higuchi,Walker 2009)
相対論的極限
仮定
 A
 , p  eA
AA
i
非局所的効果
周期的な電場の場合
non-relativistic limit
relativistic limit
放射が減少
放射が増加
入射エネルギーがTeVスケールになると重要
膨張宇宙での放射
ミルン宇宙
運動方程式
厳密解

Jはベッセル関数
古典的放射エネルギー
全放射エネルギー
この表式とWKB解とを比較し
近似がどの程度妥当かを探る
WKB
pi=0.01
pi=1
pi=2
WKB破綻
WKB解は非相対論的極限
まとめ

ラーモア放射のℏの一次までの効果を量
子電磁力学から導出した

その効果は本質的に非局所であり、相対
論的極限では放射を増加させ、非相対論
的極限では放射が減少する

WKB近似の妥当性を確認した

物理的解釈、その検証可能性については
今後の課題