Vakuumdoppelbrechung

• Antragsteller: Dr. Felix Karbstein; Professor Dr. Hartmut Ruhl
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392856280

Die Quantenelektrodynamik (QED) sagt voraus, dass das Quantenvakuum effektive Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischen Felder vermitteln kann, was Verletzungen des klassischen Superpositionsprinzips zur Folge hat. Das zeigt sich insbesondere im Phänomen der Vakuumdoppelbrechung für Probelicht beim Durchqueren eines elektromagnetischen Feldes: wenn ursprünglich linear polarisiertes Licht durch eine Starkfeldregion gesendet wird können einige seiner Photonen in eine senkrecht polarisierte Mode gestreut werden, was auf eine schwach elliptische Polarisation des auslaufenden Lichts führt. In inhomogenen elektromagnetischen Feldern wird dieses Phänomen generisch von Diffraktionseffekten begleitet welche eine weitere experimentelle Signatur für die Nichtlinearität des Quantenvakuums darstellen.In der ersten Förderungsperiode dieser Forschungsgruppe haben wir gezeigt, dass beide dieser Signaturen sehr sensitiv von den Details der verwendeten treibenden Laserfelder abhängen.In der zweiten Förderperiode werden wir die bisher verwendete vereinfachte Beschreibung der treibenden Laserfelder als fundamentale Gaußsche Strahlen hinter uns lassen und Vakuumdoppelbrechung und -diffraktion in der Kollision von XFEL und Hochintensitätslaserpulsen in nie dagewesener Detailtreue untersuchen. Neben diesen Forschungsaktivitäten mit direkter Relevanz für das Experiment werden wir nichtperturbative Berechnungen zu den Grundlagen der Starkfeld-QED durchführen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2783: Probing the Quantum Vacuum at the High-Intensity Frontier
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Elena Mosman