Interaktion intensiver Laserstrahlen mit Elektronen

Die Interaktion eines intensiven kohärenten Photonstrahls mit freien Elektronen wird diskutiert. Der Photonstrahl wird als klassisches externes elektromagnetisches Feld behandelt. Die Diskussion ist exakt im Rahmen der Annahme, radiative Korrekturen zu vernachlässigen und sich auf den Fall eines ebenen Wellenfeldes oder beliebiger spektraler Zusammensetzung und Polarisationseigenschaften zu beschränken. Die Streuung eines einzelnen Photons aus einem monochromatischen Strahl durch ein isoliertes freies Elektron wird ausführlich betrachtet. Die entsprechenden Wirkungsquerschnitte für die Streuung der verschiedenen Harmonischen des einfallenden Strahls werden evaluiert. Diese Wirkungsquerschnitte zeigen eine komplizierte Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Strahls, zumindest für sehr intensive Strahlen. Es wird festgestellt, dass eine durch das externe Feld induzierte Massänderung im Elektron die Wellenlänge der gestreuten Photonen um einen Betrag verschiebt, der von der Intensität des einfallenden Strahls abhängt. Andere Prozesse, die freie Elektronen im Endzustand betreffen, werden ebenfalls kurz betrachtet, und es wird eine Diskussion über die Größe der Effekte in Abhängigkeit von der Intensität gegeben. Zwei Anhänge befassen sich mit der Elektron-Grün-Funktion und der Vakuum-Vakuum-Transformationsfunktion in Anwesenheit eines ebenen Wellenfeldes. Im Verlauf der Diskussion über Letzteres wird das Problem der korrekten Definition des Vakuumstroms angesprochen, und es wird gezeigt, dass ein sehr sorgfältiges Verfahren notwendig ist, um ein kovariantes Ergebnis zu erhalten.