《超快強雷射場下原子分子電離過程中的量子效應》是依託山西大學，由郝小雷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超快強雷射場下原子分子電離過程中的量子效應
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郝小雷
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
原子分子的電離是超快強雷射場與原子分子相互作用的基本現象之一，研究這一物理過程對人們理解極端條件下的物質行為具有重要的科學意義。本項目擬與實驗密切合作，利用量子S 矩陣理論、隧穿理論以及半經典理論對強雷射場中原子分子電離過程中的量子干涉效應、分子結構效應等量子過程進行全面而深入的研究。我們將對不同雷射參數下不同種類原子的雙電離過程尤其是碰撞激發電離過程進行研究，探索不同激發通道之間的干涉效應、長短量子軌道之間的干涉效應、激發態的耗散效應、以及能級結構等量子效應對雙電離過程的影響；我們將對分子尤其是大分子閾上電離光電子能譜和電離角分布進行研究，探討不同占據軌道、不同核以及它們之間的多中心干涉效應對分子電離電子動力學的影響。通過本項目的開展，希望能加深人們對超短強雷射與原子分子相互作用過程中的量子特性、量子與經典對應等基本物理問題的理解。
結題摘要
在本項目中，我們對原子雙電離、分子閾上電離、非絕熱隧穿等強場電離過程中的量子效應進行了研究，具體內容如下： 對原子非次序雙電離的研究一般都是採用線偏振雷射，對電子關聯的研究也主要是在雷射偏振方向，而對垂直於雷射偏振方向的動量關聯則研究較少。在理論上我們提出通過改變橢圓偏振光的橢偏度實現對不同方向動量關聯進行調控的方法。我們發現三個方向的動量關聯不對稱參數α隨橢偏度變化的方式是不同的。尤其對於雷射偏振副軸x方向，α會隨著橢偏率從負值變到正值。這表明在x方向上發生了從庫侖排斥主導的關聯向雷射場主導的關聯的轉變。 分子具有比原子更多的自由度，因此具有更加豐富的電離動力學。我們與實驗合作研究了複雜分子（C2H4和C2H6）高階閾上電離能譜上的類共振增強結構（RLE）。我們的研究給出了存在兩種類型RLE的實驗證據，同時給出了內層電子軌道以及不同原子核對分子高階閾上電離的貢獻。另外，我們還與實驗合作研究了近圓偏光中氮分子和氧分子以及它們的伴隨原子氬和氙原子的光電子動量分布。我們發現，雖然氧分子與其伴隨原子氙原子具有幾乎相同的電離能，但它們的動量分布有明顯差別。而氮分子則與其伴隨原子氬原子具有相同的動量分布。基於SFA的理論分析表明上述差別來源於分子軌道對稱性的差別。 在強場物理中人們一般通過keldysh參數γ來定性判別電離過程的主要機制。γ遠大於1時主要發生多光子電離（MPI），當γ遠小於1時主要發生隧穿電離（TI），γ在1附近可能發生非絕熱隧穿，但是無法給出定量的描述。在本項目中我們發展了一套利用流密度對不同電離通道的貢獻進行定量描述的方法。通過對MPI和TI的貢獻進行分離，我們發現從絕熱隧穿到非絕熱隧穿區域的轉變點在γ≈2，這不同於之前人們認為的γ≈1，並且這個轉變點不隨光強變化。
