Current laser technology allows the production of extremely high laser intensities and brings ever closer experimental probing of quantum electro-dynamic effects e.g. radiation reaction and electron–positron pair creation via the multiphoton Breit–Wheeler process. The exponential dependence of the latter process on laser intensity means that the process appears suddenly above some threshold, which is still not well defined in the case of laser-plasma interactions. The threshold intensity for the generation of a significant number of positrons is shown to be in the order 1022 W cm−2, when optimal target properties, as presented in this paper, are considered. With the help of a modified particle-in-cell code, the detailed angular-energy distribution of positrons is presented, which is in good agreement with our simple analytical model.
現在のレーザー技術は、極めて高いレーザー強度の生成を可能にし、放射反応や多光子ブライト・ウィーラー過程による電子・陽電子対生成などの量子電磁力学的効果の実験的探査をこれまで以上に近づけている。後者の過程のレーザー強度に対する指数関数的依存性は、その過程がある閾値の上で突然現れることを意味するが、その閾値はレーザー・プラズマ相互作用の場合にはまだ十分に定義されていない。有意な数の陽電子を生成するための閾値強度は、本論文で提示される最適なターゲット特性を考慮すると、10^22 W cm^-2 のオーダーであることが示される。修正された粒子・イン・セルコードを用いて、陽電子の詳細な角度・エネルギー分布が提示され、これは我々の単純な解析モデルとよく一致する。