Vid extremt höga intensiteter blir ljusets elektriska fält så starkt att det förändrar de elektroniska energinivåerna hos atomer och molekyler. Detta leder till icke-linjära optiska effekter, inklusive generering av övertoner, där ljus kan omvandlas till högre frekvenskomponenter.
När fotondensiteten är extremt hög kan flera fotoner absorberas samtidigt av en atom eller molekyl. Detta kan leda till excitation till högre energitillstånd som inte är tillgängliga genom absorption av en enda foton.
Nära Schwingergränsen kan det intensiva elektriska fältet orsaka skapandet av elektron-positronpar från vakuumet. Detta är en kvantmekanisk process som uppstår när fotonens energi överstiger två gånger elektronens viloenergi.
Det intensiva elektromagnetiska fältet modifierar rymdtidens egenskaper, vilket leder till vakuumdubbelbrytning. Detta innebär att ljusets hastighet blir beroende av ljusets polarisering, vilket skapar ett brytningsindex för vakuumet.
De högenergipartiklar som skapas genom multifotonabsorption och parproduktion kan genomgå ytterligare interaktioner, vilket genererar en kaskad av sekundära partiklar, såsom fotoner, elektroner och positroner. Detta kan resultera i en snabbt växande och mycket energisk partikeldusch.
Vid eller över Schwinger-gränsen blir vakuumet instabilt och det elektriska fältet kan skapa ett oändligt antal elektron-positronpar, vilket leder till fullständig vakuumnedbrytning. Det är dock viktigt att notera att att nå och upprätthålla sådana extrema intensiteter är mycket utmanande och bortom nuvarande experimentella kapacitet.
Dessa interaktioner mellan ljus och materia nära Schwingergränsen är mycket komplexa och kräver avancerade teoretiska och experimentella metoder för sina studier. De ger insikter i de grundläggande egenskaperna hos ljus-materia-interaktioner, vakuumstabilitet och kvantelektrodynamik vid ultrahöga intensiteter.
