中科院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室研究团队发现，超强激光和高能电子束的碰撞可甄别电子动力学的经典和量子电动力学（QED）行为边界，为理解极端强场下光与物质相互作用的基本规律提供了重要途径。相关成果近日发表于《通讯—物理学》。
带电粒子的运动及其辐射是最古老的电磁学问题之一。近来的研究表明，在辐射主导情形下，经典图像也许不再适用。当单个辐射光子的能量可以与电子本身的能量相比拟时，辐射将从连续变得离散，而且体现出很强的随机效应，准确的描述须依赖强场QED理论。从洛仑兹力、经典LL方程到强场QED理论，如何辨别超强光场电子动力学的正确描述方法，是理解百拍瓦级激光与物质相互作用的基础与前提。
为此，上海光机所研究团队深入研究了10-100拍瓦的激光与能量为数百MeV的电子束的横向碰撞过程，发现电子的透射、反射行为在不同的理论框架下体现出迥异的特性：不考虑辐射反作用力时高能电子将直接穿过激光束，经典的LL方程则预言电子能量消耗殆尽以致全部被散射。QED图像介于两者之间，部分电子透射而部分被散射，这正是离散、随机的量子特性的深刻反映。
同时，研究者进一步提出测量散射电子数量和角分布的方法，以揭示不同的参数范围下电子动力学究竟由何种理论描述。该项研究预示在未来的10-100拍瓦激光装置上，人们将有机会观察到极端强场下高能自由电子的量子力学行为。
相关论文信息：http://www.nature.com/articles/s42005-019-0164-2
