Details

В работе проведено теоретическое исследование особенностей резонансного рождения электрон-позитронной пары гамма-квантом в поле ядра и сильной электромагнитной волны. В условиях резонанса Олейника исходный процесс второго порядка по постоянной тонкой структуры эффективно распадается на два последовательных процесса первого порядка – нелинейный процесс Брейта–Уиллера и нелинейный эффект Комптона, что приводит к резкому возрастанию сечения. Детально исследована резонансная кинематика данного процесса для двух каналов (канал А – резонанс на промежуточном электроне, канал В – резонанс на промежуточном позитроне), получены аналитические выражения для резонансных энергий электрона и позитрона как функций их углов вылета и числа поглощённых фотонов внешней волны. Было изучено распределение дифференциального резонансного сечения по энергии позитрона, а также проведены усреднения в области резонансной ширины с использованием процедуры Брейта–Вигнера для устранения резонансной расходимости. Кроме того, было получено выражение для полного резонансного сечения, проинтегрированного по энергии позитрона и просуммированного по всем возможным процессам поглощения фотонов внешней волны. Показана сильная зависимость резонансного сечения и энергий конечных частиц от параметров внешнего поля, числа поглощённых фотонов и углов вылета частиц.

This work presents a theoretical study of the features of the resonant production of an electron-positron pair by a gamma quantum in the field of a nucleus and a strong electromagnetic wave. Under the conditions of the Oleinik resonance, the initial second-order process in the fine structure constant effectively decomposes into two successive first-order processes – the nonlinear Breit–Wheeler process and the nonlinear Compton effect, which leads to a sharp increase in the cross section. The resonant kinematics of this process is investigated in detail for two channels (channel A – resonance on the intermediate electron, channel B – resonance on the intermediate positron). Analytical expressions for the resonant energies of the electron and positron as functions of their emission angles and the number of absorbed photons of the external wave are obtained. The distribution of the differential resonant cross section over the positron energy is studied, and averaging over the resonance width is performed using the Breit–Wigner procedure to eliminate the resonant divergence. In addition, an expression for the total resonant cross section, integrated over the positron energy and summed over all possible processes of photon absorption from the external wave, is obtained. A strong dependence of the resonant cross section and the energies of the final particles on the parameters of the external field, the number of absorbed photons, and the emission angles of the particles is demonstrated.