強光場誘導的再散射過程的理論研究

《強光場誘導的再散射過程的理論研究》是依託汕頭大學，由陳長進擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：強光場誘導的再散射過程的理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳長進
• 依託單位：汕頭大學

項目摘要

原子在強雷射場中的非序列雙電離（NSDI）是由強場誘導的返回電子與靶離子的再散射過程，研究該過程對於理解原子在雷射場中的行為這一基本物理問題具有十分重要的意義。兩維關聯電子動量譜是迄今為止最為細緻的關於NSDI的實驗測量結果。準確計算NSDI的兩維關聯電子動量譜對理論工作者仍然極具挑戰。近來，我們在經典三步模型的基礎上提出了定量描述強場誘導的高階域上電離過程的理論，稱為QRS模型，並將該模型初步套用於NSDI。本項目旨在前期工作的基礎上建立完善精確的定量描述NSDI的量子理論模型，準確計算NSDI過程的兩維關聯電子動量譜，並由此得到二價離子動量譜，進而對原子和分子的NSDI過程進行系統研究，包括NSDI對靶的依賴性、對場強的依賴性、對波長的依賴性、對雷射場相位的依賴性和對分子空間取向的依賴性等一系列問題。

結題摘要

強光場誘導的再散射過程是原子與分子物理學的熱門課題，是探測物質結構的重要方法。目前描述強場誘導的再散射過程有強場近似和求解含時薛丁格方程。強場近似方法相對簡單，能揭示部分物理過程的細節，但丟失了靶原子的結構信息；求解含時薛丁格方程可以得到準確的結果，但由於計算量大、耗時多，只適用低光強、段脈衝雷射場中的簡單原子，且不能得到中間物理過程的信息。因此，強場近似和求解含時薛丁格方程這兩種方法都不能得到靶原子的結構信息。近年來在高階域上電離基礎上發展起來的QRS模型具有相對簡單、結果準確的特點，彌補了強場近似和求解含時薛丁格方程的不足，可以很好地從實驗測量的高階域上電離動量分布中提取彈性散射微分截面，進而獲取靶原子和分子的結構信息，乃至分子的瞬時動力學性質。因此，將QRS模型推廣套用於強場誘導的非次序雙電離（NSDI）十分必要。本項目旨在將QRS模型推廣套用於強場誘導的非次序雙電離過程，並使之得到進一步改進和完善。根據QRS模型，NSDI的關聯電子動量譜可以分解為返回電子的波包和散射截面的乘積。對於NSDI，返回電子與靶離子的碰撞有激發和電子兩種方式。準確計算電子碰撞激發和碰撞電離的散射微分截面是構建和完善QRS模型重要基礎。我們建立了基於扭曲波玻恩近似的計算電子碰撞電離和碰撞激發的通用計算程式，並對低能下的扭曲波玻恩近似予以修正，為得到QRS模型所需能量範圍的各種原子（離子）的散射微分截面提供了必要的基礎。利用QRS模型，我們研究了Ar原子NSDI的關聯電子動量譜，分析了電場對閾值能的改變如何影響動量譜的結構，甄別了Ar+離子的主要激發通道；我們還研究了He原子NSDI對場強的依賴性，計算了二價離子產出率與一價離子產出率隨場強的變化，所得結果在實驗測量的場強範圍內與實驗結果吻合良好。此項研究表明，基於再散射的QRS模型可以成功地定量描述原子的非次序雙電離。