Electron–positron pairs are produced through the Breit–Wheeler process when energetic photons traverse electromagnetic fields of sufficient strength. Here we consider a possible experimental geometry for observation of pair creation in the highly nonlinear regime, in which bremsstrahlung of an ultrarelativistic electron beam in a high-Z target is used to produce γ rays that collide with a counter-propagating laser pulse. We show how the target thickness may be chosen to optimize the yield of Breit–Wheeler positrons, and verify our analytical predictions with simulations of the cascade in the material and in the laser pulse. The electron beam energy and laser intensity required are well within the capability of today's high-intensity laser facilities.
電子・陽電子対は、ブライト・ウィーラー過程を通じて、十分な強度の電磁場を通過する高エネルギー光子によって生成される。ここでは、高非線形領域における対生成を観測するための可能な実験的幾何配置を考察する。この配置では、高Zターゲット内での超相対論的電子ビームの制動放射を用いて、対向伝播するレーザーパルスと衝突するγ線を生成する。我々は、ブライト・ウィーラー陽電子の収量を最適化するためのターゲット厚さの選択方法を示し、その解析的予測を、物質中およびレーザーパルス中でのカスケード過程のシミュレーションによって検証する。必要とされる電子ビームエネルギーとレーザー強度は、今日の高強度レーザー施設の能力の範囲内である。