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Multi-photon creation and single-photon annihilation of electron-positron pairs
In dieser Arbeit werden die quantenelektrodynamischen Prozesse der Elektron-Positron Paarerzeugung durch Multiphotonen-Absorption und der Elektron-Positron Annihilierung in ein einzelnes Photon untersucht. Die Paarproduktion erfolgt in der Kollision eines relativistischen Elektrons mit einem intensiven Laserstrahl und wird im Rahmen der Quantenelektrodynamik in externen Laserfeldern beschrieben. Für die in diesem Prozess auftretenden Resonanzen wird auf systematische Weise eine Regularisierungsmethode entwickelt. Wir berechnen totale Produktionsraten, Positronenspektren und die relativen Beiträge der relevanten Reaktionskanäle in verschiedenen Wechselwirkungsbereichen. Unsere Ergebnisse stimmen gut mit vorliegenden experimentellen Daten vom SLAC überein und erlauben eine tiefergehende Interpretation der Messergebnisse. Außerdem untersuchen wir den Paarproduktionsprozess in einem manifest nichtperturbativen Regime, welches in zukünftigen Experimenten auf der Basis von Laserbeschleunigung realisiert werden könnte. Die Elektron-Positron Annihilierung in ein einzelnes Photon geschieht in Anwesenheit eines zweiten Zuschauer-Elektrons, das den Rückstoß aufnimmt. Verschiedene kinematische Konfigurationen der drei Teilchen im Anfangszustand werden detailliert untersucht. Unter bestimmten Bedingungen besitzt das emittierte Photon charakteristische Winkelverteilungen und Polarisationseigenschaften, welche die Beobachtung des Effekts erleichtern können. Für ein relativistisches Elektron-Positron Plasma im thermischen Gleichgewicht zeigen wir, dass die Zerstrahlung in ein Photon bei Plasma-Temperaturen oberhalb 3 MeV zu dominieren beginnt. Derartige Mehrteilchen-Korrelationseffekte sind somit für die Dynamik sehr dichter Elektron-Positron Plasmen von wesentlicher Bedeutung.
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530 Physik
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