|
Аномальную ионизацию атомов объяснили резонансами
|
|
|
|
Физики провели численную симуляцию процесса ионизации атома водорода, находящегося в циркулярном состоянии, мощным лазерным импульсом. Они обнаружили аномальную зависимость вероятности ионизации от частоты света, которую объяснили резонансными процессами с участием нижележащего уровня. Исследование опубликовано в Physical Review A. Атом водорода сегодня изучен лучше любой другой квантовой системы. В силу простоты своего устройства он стал отправной точкой для построения теорий и предсказания новых эффектов. По этой же причине он стал популярным объектом для экспериментов по измерению физических величин с рекордной точностью.
|
|
|
|
Недавно, однако, выяснилось, что при взаимодействии атома водорода с очень интенсивными лазерными полями характер происходящих с ним процессов может быть довольно сложным. В первую очередь это касается ионизации, которая, как оказалось, сильно зависит от магнитного квантового числа m электрона из-за возникновения резонансных эффектов. С другой стороны, возможность резонансного контроля ионизации позволит создавать спин-поляризованные электронные пучки, свойствами которых можно управлять на фемтосекундном масштабе (про одно из таких исследований мы уже писали), поэтому физики продолжают строить модели этих процессов.
|
|
|
Пэйсян Лу (Peixiang Lu) из Хуачжунского университета науки и технологии с коллегами решили подробнее изучить зависимость малофотонной ионизации от частоты лазера для циркулярных состояний атома водорода. Циркулярными называют состояния с максимально возможным значением магнитного квантового числа m для данного главного квантового числа n. Строго говоря, для атома водорода возможно всего два их варианта: m = n - 1 и m = - |n - 1|. Если облучать атом светом с круговой поляризацией, то направление вращения плотности электронного тока одного из циркулярных состояний совпадет с направлением вращения вектора электрического поля, а для другого они окажутся противоположны.
|
|
|
|
Физики численно решали зависящее от времени уравнение Шрёдингера для атома в обоих циркулярных состояниях с n = 3, облучаемого лазерным импульсом большой интенсивности. Они разлагали искомое решение по сферическим функциям с зависящей от времени радиальной частью, ограничиваясь сверху орбитальным квантовым числом l = 30. Строя зависимость вероятности ионизации от частоты света, они обнаружили ее неожиданное поведение в диапазоне, соответствующему поглощению двух фотонов. В частности, для состояния атома, чье вращение сонаправленно с вращением поля, авторы увидели сильный рост ионизации, в то время как для другого состояния ее вероятность монотонно убывала. Такой характер зависимости сохранялся в широком диапазоне интенсивностей света и длительностей импульсов.
|
|
|
|
Для понимания причин усиления и подавления ионизации на разных частотах, авторы детально исследовали эволюцию населенности уровней с другими квантовыми числами для обоих циркулярных состояний. Так, они выяснили, что рост вероятности ионизации для сонаправленного состояния объясняется резонансными переходами ни нижний уровень, который также участвует в ионизации. Вместе с тем подавление ионизации происходит из-за осцилляций Раби между начальным и нижним уровнем. Физики надеются, что выявленный ими механизм поможет лучше понять процессы, происходящие при ионизации с большим числом фотонов.
|
|
|
|
Источник
|
