《強雷射場中複雜原子和分子電離的量子S-矩陣理論研究》是依託西南交通大學，由賈欣燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：強雷射場中複雜原子和分子電離的量子S-矩陣理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：賈欣燕
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究超短超強雷射場中原子和分子的動力學行為，是當前國際物理研究領域的前沿熱點課題之一，其研究具有重要的科學意義和套用價值。本項目基於現有的非微擾量子S-矩陣理論，致力於對其的發展和推廣，力求更加深入地研究真實原子和分子體系在強雷射場中的電離動力學行為。具體地，本項目擬超越強場近似的理論框架，研究原子和分子在強雷射場中發生雙電離時，離子的長程庫侖勢對電離過程的影響；放棄凍結核近似，研究分子中原子核的運動對其電離過程的影響，研究分子的電離過程對其取向的依賴，以及分子多中心量子干涉等現象；研究原子和分子在中紅外波段的強雷射場中深隧穿區域的電離動力學；對原子和分子在較低場強下的雙電離過程進行深入地研究。本項目將發展和完善現有的量子S-矩陣理論，將解析推演和數值模擬相結合，密切結合國際國內相關實驗，促進對強雷射場中複雜原子和分子動力學行為的深入了解，並為其各種可能的套用提供理論參考。
結題摘要
本項目，我們利用非微擾的量子S-矩陣理論，深入研究了強雷射場中原子發生雙電離時，母體離子的長程庫侖勢對電離過程的影響；強雷射場中非取向排列的雙原子分子的非次序雙電離（NSDI）過程；CO2分子低能占據軌道的隧穿電離產生的分子取向依賴的螢光光譜；雙原子分子在中紅外波段強雷射場中的電離抑制效應；中紅外波段強雷射場下氬原子高階閾上電離的類共振增強結構。首先通過將S-矩陣與半經典理論得到Ne原子NSDI的電子動量關聯分布進行比較，我們發現目前的S-矩陣理論中由於忽略了母體離子對電離電子的庫侖作用，導致在雷射場光強較大時低估了多次返回碰撞（MRC）NSDI過程的貢獻，因而仍需進一步發展完善；其次，我們將S-矩陣理論推廣到分子的情況，研究了非取向排列的雙原子分子N2和O2的NSDI過程，研究表明NSDI過程對分子的空間結構依賴性很強。同時，為了消去了單電離（SI）對NSDI過程的影響，我們計算了NSDI/SI比值對雷射場光強的依賴關係，並得到與實驗定性一致的結果；再次，通過對隧穿電離產生的分子取向依賴的螢光光譜的測量，得到CO2分子的低能占據態軌道（HOMO-1和HOMO-2）的空間結構信息，並與長度規範SFA 以及MO-ADK 的計算結果定性的一致，這為人們區分分子中不同軌道的貢獻，進而獲得它們的空間結構信息提供了有利的工具；另外，實驗上我們對比研究了雙原子分子N2和O2與他們的對照原子在中紅外和近紅外波段下的電離行為。研究發現，N2與其對照原子Ar的電離率基本一樣且不隨光強和波長變化而變化，而O2的電離率相對於Xe明顯被抑制了。更重要的是，我們發現該電離抑制對雷射光強和波長都有很強的依賴關係。利用S-矩陣理論我們很好的再現並解釋了該現象，並且揭示了從O2 分子的不同核電離出的電子波包的干涉效應的重要作用；最後，我們研究了不同波長強雷射場下氬原子高階閾上電離光電子能譜中的類共振增強結構。研究表明，在近紅外和中紅外波段下,光電子能譜中均會出現類共振增強結構。我們還發現隨著雷射波長和光強的增加，光電子能譜中類共振增強和抑制會交替出現，而利用它可以解釋實驗觀察到的長波長下出現的類共振增強能量範圍展寬的現象。 綜上，本項目很好地完成了預定計畫中的各項工作，並取得了預期的研究成果。本項目的研究將推動對超短超強雷射場中原子和分子動力學行為的全面理解，並為今後相關的套用打下理論基礎。
