As new laser facilities are developed with intensities on the scale of , it becomes ever more important to understand the effect of strong field quantum electrodynamic processes, such as quantum radiation reaction, which will play a dominant role in laser-plasma interactions at these intensities. Recent all-optical experiments, where GeV electrons from a laser wakefield accelerator encountered a counter-propagating laser pulse with a0 > 10, have produced evidence of radiation reaction, but have not conclusively identified quantum effects nor their most suitable theoretical description. Here we show the number of collisions and the conditions required to accomplish this, based on a simulation campaign of radiation reaction experiments under realistic conditions. We conclude that while the critical energy of the photon spectrum distinguishes classical and quantum-corrected models, a better means of distinguishing the stochastic and deterministic quantum models is the change in the electron energy spread. This is robust against shot-to-shot fluctuations and the necessary laser intensity and electron beam energies are already available. For example, we show that so long as the electron energy spread is below 25%, collisions at a0 = 10 with electron energies of could differentiate between different quantum models in under 30 shots, even with shot-to-shot variations at the 50% level.
新しいレーザー施設が の規模の強度で開発されるにつれて、これらの強度でのレーザー・プラズマ相互作用において支配的な役割を果たすであろう量子放射反応などの強磁場量子電磁力学過程の理解がますます重要になってきている。最近の全光学的実験では、レーザー航跡場加速器からのGeV電子が a0 > 10 の対向伝播レーザーパルスと衝突し、放射反応の証拠が得られたが、量子的効果やその最も適切な理論的記述については決定的に特定されていない。本論文では、現実的な条件下での放射反応実験のシミュレーションキャンペーンに基づき、これを達成するために必要な衝突回数と条件を示す。光子スペクトルの臨界エネルギーが古典モデルと量子補正モデルを区別する一方で、確率的量子モデルと決定的量子モデルを区別するより優れた手段は電子エネルギー広がりの変化であると結論付ける。これはショット間変動に対して頑健であり、必要なレーザー強度と電子ビームエネルギーはすでに利用可能である。例えば、電子エネルギー広がりが25%未満であれば、 a0 = 10 での衝突において、50%レベルのショット間変動があっても、30ショット未満で異なる量子モデルを識別できることを示す。