《強雷射場中高價負離子相對論穩定性理論研究》是依託華東師範大學，由王加祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：強雷射場中高價負離子相對論穩定性理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王加祥
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大量的實驗和理論工作表明，自然界中以氣相穩定存在的負離子最多是負一價。這一結論對位於強雷射場中的負離子不再成立，基於非相對論Kramers-Henneberger變換可以證明，在高頻近似下，更高價態的負離子也能穩定存在，比如負二價氫離子。但隨著雷射場強度的提高，當電子在光場中的振盪速度接近光速時，我們的初步研究結果表明，相對論修正會導致更高價負離子束縛態的出現,比如負三價的氫離子。基於該結果，這一課題的主要目的將是進一步發展一套基於利用密度矩陣重整化群最佳化Hartree-Fock基的量子多體計算方法來詳細探討高價負離子在強雷射場中的相對論穩定性問題，並研究其對強場中電子在原子上的彈性和非彈性散射的影響，從而為將來的實驗驗證提供理論基礎。可以預見，這些新發現的相對論穩定的高價負離子態對考察原子在強場中的高次諧波輻射、多光子電離、閾上電離、遂穿電離等動力學行為的精細特徵將有重要的套用價值。
結題摘要
對負離子穩定性問題的探討，不但對基本物理，比如物質穩定性問題，具有重要的理論價值，還會對套用產生重大影響。在20世紀60、70年代，大量的實驗和理論工作表明，自然界中以氣相穩定存在的負離子最多是負一價。到了90年代，人們發現，原子在高頻強雷射場的作用下，電子的電離可以被有效抑制從而變得更加穩定。進一步的計算表明，這種強場條件下更加穩定的原子，可以束縛更多的電子，形成高價負離子態。這種穩定性，涉及到的物理非常複雜，因此強雷射場中高價負離子的存在性至今仍舊沒有得到實驗上的直接驗證。即使在理論研究上，大部分工作也只限於非相對論框架下在做。 我們這一項目的主要研究內容就是探討高頻強場中，在相對論框架下高價負離子的穩定性問題。概括起來說，在過去的四年中，我們主要研究了以下三個方面的內容。一是氫原子和負一價氫離子為例，探討了他們在高頻強場條件下的電離特性和相對論穩定性問題；二是研究在實驗上如何探測高頻強場下的高價負離子；三是對探索高價負離子的穩定性問題用到的理論計算方法，即密度矩陣重整化群方法的精度進行了研究。 在對以上內容進行探討的過程中，我們取得了如下的重要結果。 1、研究發現，由於相對論有效質量的引入，有效庫侖勢的分布範圍並不像非相對論條件下隨著雷射場強度的增強單調變大，而是增加到一定值後不再變化。另外，通過比較偶極近似和非偶極近似下有效庫侖勢的分布，發現對高頻強場，偶極近似不再適用。 2、負一價氫離子的電離率比氫原子高， 並且不存在氫原子在較強雷射場中的電離抑制現象．另外隨著雷射場強度的增大和雷射頻率的減小， 電子角分布與負一價氫離子在高頻場直接卸載後電子角分布的差別也增大．這些結果為將來在實驗上驗證高頻強場中高價負離子的存在性提供了很好的理論依據． 3、如果高頻強雷射場中存在高價負離子，那自由電子在其形成的庫侖勢附近發生散射時，來自於自由電子的高次諧波輻射譜會發生顯著的變化，比如譜線變寬，出現干涉峰等等。這些效應可以為未來相關的實驗提供了堅實的理論基礎。
