We investigate the effects of laser pulse shape on strong-field quantum electrodynamics (QED) processes during the collision between a relativistic electron beam and an intense laser pulse. The interplay between high-energy photon emission and two pair production processes, i.e. nonlinear Breit–Wheeler (BW) and Trident, was investigated using particle-in-cell simulations. We found that the temporal evolution of these two processes could be controlled by using laser pulses with different degrees of asymmetry. The temporal envelope of the laser pulse can significantly affect the number of pairs coming from the Trident process, while the nonlinear BW process is less sensitive to it. This study shows that the two QED processes can be examined with state-of-the-art petawatt lasers and the discrimination of the two pair creation processes is feasible by adjusting the temporal asymmetry of the colliding laser pulse.
我々は、相対論的電子ビームと強力なレーザーパルスとの衝突中における強場量子電磁力学（QED）過程に対するレーザーパルス形状の影響を調査する。高エネルギー光子放出と2つの対生成過程、すなわち非線形ブライト・ホイーラー（BW）過程とトライデント過程との間の相互作用を、粒子インセル（PIC）シミュレーションを用いて調べた。我々は、これら2つの過程の時間的発展が、異なる非対称性を持つレーザーパルスを用いることで制御可能であることを見出した。レーザーパルスの時間的包絡線は、トライデント過程に由来する対の数に有意に影響を与える一方、非線形BW過程はそれに対する感度が低い。この研究は、最先端のペタワットレーザーを用いてこれら2つのQED過程を検証可能であり、衝突するレーザーパルスの時間的非対称性を調整することにより、2つの対生成過程の識別が実現可能であることを示している。