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status_changed: 2012-08-14 15:25:20
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Lötstedt, Erik
title: Laser-assisted second-order relativistic QED processes : Bremsstrahlung and pair creation modified by a strong electromagnetic wave field
title_de: Laser-unterstützte relativistische QED Prozesse zweiter Ordnung : Bremsstrahlung und Paarbildung modifiziert von einem starken elektromagnetischen Wellenfeld
ispublished: pub
subjects: ddc-530
divisions: i-851340
adv_faculty: af-13
keywords: QED , relativistic laser-matter interaction , electron-positron pair creation , bremsstrahlung
cterms_swd: Quantenelektrodynamik
cterms_swd: Laser
cterms_swd: Bremsstrahlung
cterms_swd: Paarerzeugung
cterms_swd: Bessel-Funktionen
abstract: The primary aim of this thesis is to advance the understanding of higher-order laser-assisted relativistic processes within quantum electrodynamics (QED), which necessitates a formulation using fully laser-dressed fermion propagators. This study is motivated by presently available laser sources which routinely produce electromagnetic fields strong enough to accelerate the electron to velocities close to the speed of light.  %The light-matter interaction therefore has to be treated by the theory of quantum electrodynamics (QED).  The strong laser-matter interaction requires an all-order treatment, different from the perturbative expansion of the usual QED. In this thesis, the influence of a strong laser field on two fundamental processes of QED is studied theoretically. The first process, bremsstrahlung from an electron scattered at the Coulomb potential of a nucleus, is found to show a resonant behavior in the presence of the laser. The cross section is numerically evaluated from the formula resulting from applying the strong-field Feynman rules. The second process, electron-positron pair creation by a gamma photon and a Coulomb field is studied in the case when the laser field strength is below the critical field. Here the total cross section is unchanged by the laser, while the differential cross section is drastically modified. Finally, a detailed study and a novel evaluation algorithm of the generalized Bessel function, a special function occurring naturally in laser-modified QED, is presented.
abstract_translated_text: Das primäre Ziel dieser Dissertation ist, das Verständnis von  Laser-unterstützten relativistischen Prozessen höherer Ordnungen der  Quantenelektrodynamik (QED) zu vertiefen. Dadurch wird eine Formulierung notwendig, die stark Laser-modifizierte fermionische Propagatoren benutzt. Die heute vorliegenden Laserquellen erzeugen routinemäßig  elektromagnetische Felder, die stark genug sind, um Elektronen auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Im Unterschied zur Störungsentwicklung der gewöhnlichen  QED, erfordert die starke Laser-Materie-Kopplung eine Behandlung aller  Ordnungen. In dieser Dissertation wird der Einfluss eines starken Laserfelds  auf zwei grundlegende Prozesse der QED theoretisch studiert. Der erste  Prozess, Bremsstrahlung eines vom Coulombfeld eines Atomkerns gestreuten  Elektrons, wird bei Anwesenheit eines Lasers im resonanten Fall  berechnet. Der Wirkungsquerschnitt wird numerisch ausgewertet, mit Hilfe einer  Formel, die aus den Feynman-Regeln für starke Felder folgt. Der zweite  Prozess, Elektron-Positron-Paarbildung von Photon und Coulombfeld, wird  für den Fall untersucht, dass die Feldstärke des Lasers kleiner als die kritische  Feldstärke ist. Der totale Wirkungsquerschnitt wird dabei nicht   vom Laser verändert, während der differentielle Querschnitt drastisch  modifiziert wird. Schließlich wird eine detaillierte Studie und ein  neuer Algorithmus für die verallgemeinerte Besselfunktion, eine  spezielle Funktion, die in Laser-modifizierter QED natürlich vorkommt,  präsentiert.
abstract_translated_lang: ger
class_scheme: pacs
class_labels: 12.20.Ds, 25.75.Dw, 32.80.Wr, 34.80.Qb
date: 2008
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00008400
ppn_swb: 573783861
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-opus-84007
date_accepted: 2008-05-07
advisor: HASH(0x55a9a64d2188)
language: eng
bibsort: LOTSTEDTERLASERASSIS2008
full_text_status: public
citation:   Lötstedt, Erik  (2008) Laser-assisted second-order relativistic QED processes : Bremsstrahlung and pair creation modified by a strong electromagnetic wave field.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/8400/1/Dissertation_Erik_Loetstedt.pdf