Dokument: Strong-field Breit-Wheeler pair creation in various physical scenarios

Titel:	Strong-field Breit-Wheeler pair creation in various physical scenarios
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=61502
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20221220-084637-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Golub, Alina [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,88 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 14.12.2022 / geändert 14.12.2022
Beitragende:	Prof. Dr. Dr. Carsten Müller [Gutachter] Prof. Dr. Reinhold Egger [Gutachter] Prof. Dr. Reinhard Alkofer [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beschreibungen:	In der vorliegenden Arbeit wird eine theoretische Betrachtung des Starkfeld-Prozesses der Breit-Wheeler-Paarerzeugung in verschiedenen Szenarien und Kopplungsregimen dargestellt. Dabei wird sowohl die Erzeugung von Elektron-Positron-Paaren in der Quantenelektrodynamik als auch von Quasiteilchen-Loch-Paaren in speziellen Festkörpersystemen untersucht, und es werden Querverbindungen zwischen diesen Phänomenen hergestellt. Der lineare und der nicht-perturbative Prozess im starken Feld werden im Rahmen von Versuchsanordnungen diskutiert, bei denen Bremsstrahlungsphotonen mit den Energien bis zu mehreren GeV mit den elektromagnetischen Feldern eines Röntgenlasers (für den Zwei-Photonen-Fall) oder eines hochintensiven optischen Lasers (im nicht-perturbativen Bereich) wechselwirken. Als Ergebnis werden Prognosen zu der Anzahl von erzeugten Paaren gegeben. Im nicht-perturbativen Regime wird ein besonderes Augenmerk auf die Effekte der longitudinalen und transversalen Laserfokussierung gelegt, da die erforderlichen hohen Intensitäten nur bei eng fokussierten Laserpulsen erreichbar sind. Darüber hinaus wird die Paarbildung in einem alternativen theoretischen Gerüst der Quantenelektrodynamik im 2+1-dimensionalen Minkowski-Raum untersucht. In diesem Zusammenhang werden Veränderungen hervorgehoben, die durch die Verringerung der Anzahl von Raumdimensionen hervorgerufen werden, wie z.B. nicht verschwindende Beiträge der Teilchenraten an der Energieschwelle, wenn die Gesamtzahl der beteiligten Photonen ungerade ist. Zusätzlich wird die Abhängigkeit der Anzahl der erzeugten Paare vom Quanten-Nichtlinearitätsparameter im nicht-perturbativen Bereich modifiziert. Schließlich wird die Zwei- und Drei-Photonen-Erzeugung von Quasiteilchen-Loch-Paaren in einem Festkörpersystem aus monolagigem Graphen mit einer Lücke zwischen den Valenz- und Leitungsbändern untersucht. Dabei werden Photonen mit Energien im eV-Bereich verwendet. Da die Prozessraten durch ein Modell beschrieben werden, das der modifizierten niederdimensionalen Quantenelektrodynamik ähnelt, zeigen sie das charakteristische Verhalten einer 2+1-dimensionalen Rechnung. In the present work a theoretical consideration of the Breit-Wheeler pair creation in various scenarios and coupling regimes is presented. Both the generation of electron-positron pairs in quantum electrodynamics and of quasiparticle-hole pairs in special solid-state systems are investigated, and cross-connections between these phenomena are established. Thus, linear and strong field nonperturbative processes are discussed in setups, where several GeV bremsstrahlung photons impinge on a field of an x-ray (for the two-photon case) or high intensity optical (in nonperturbative regime) lasers, respectively, and estimations for the numbers of created pairs are provided. For the latter, special attention is paid to the effects of the longitudinal and transversal laser focusing since the required high intensities are achievable only in tightly focused laser pulses. Moreover, the pair creation in an alternative framework of quantum electrodynamics in 2+1 dimensional Minkowski spacetime is studied. In this context, peculiar changes induced by the reduction of space dimensions are highlighted such as nonvanishing contributions of the particle rates at the energy threshold when the total number of participating photons is odd. Additionally, the dependence of the number of created pairs on the quantum nonlinearity parameter in the nonperturbative regime is altered. Finally, the two- and three-photon production of quasiparticle-hole pairs are studied in a solid state system of monolayered bandgapped graphene when using photons with energies in the eV range. To that end, the reaction rates are derived in a framework similar to the lower dimensional quantum electrodynamics and show characteristic behaviour of a 2+1 dimensional study.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik » Theoretische Physik
Dokument erstellt am:	20.12.2022
Dateien geändert am:	20.12.2022
Promotionsantrag am:	18.08.2022
Datum der Promotion:	09.12.2022