Soon available multi-petawatt ultra-high-intensity (UHI) lasers will allow us to probe high-amplitude electromagnetic fields interacting with either ultra-relativistic electron beams or hot plasmas in the moderately quantum regime. The correct modeling of the back-reaction of high-energy photon emission on the radiating electron dynamics, henceforth referred to as radiation reaction (RR), is a key point for UHI physics. This will lead to both validation of theoretical predictions on the photon spectrum emitted during the laser-particle interaction and to the generation of high-energy photon sources. In this paper we analyze in detail such emission using recently developed models to account for RR. We show how the predictions on the spectrum can be linked to a reduced description of the electron distribution function in terms of the first energy moments. The temporal evolution of the spectrum is discussed, as well as the parameters for which quantum effects induce hardening of the spectrum.
近日利用可能となるマルチペタワット級の超高強度（UHI）レーザーにより、超高相対論的電子ビームまたは高温プラズマのいずれかと相互作用する高振幅電磁場を探査することが可能となる。高エネルギー光子放出が放射電子ダイナミクスに及ぼす反作用（以下、放射反作用（RR）と呼ぶ）の正確なモデル化は、UHI物理の鍵となる点である。これにより、レーザーと粒子の相互作用中に放出される光子スペクトルに関する理論的予測の検証と、高エネルギー光子源の生成が可能となる。本論文では、RRを考慮した最近のモデルを用いて、そのような放出を詳細に解析する。スペクトルに関する予測が、最初のエネルギー・モーメントに関する電子分布関数の縮約記述にどのように結び付けられるかを示す。スペクトルの時間発展について議論するとともに、量子効果がスペクトルの硬化を誘起するパラメータについても考察する。