Интерференционные эффекты в задачах о взаимодействии электронных волновых пакетов и атомных систем с сильными классическими и неклассическими световыми полями

• Автор: Буренков, Иван Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

3.4. Обобщение теории ВТЭ на случай взаимодействия с ультракоротким лазерным импульсом

3.4.1. Рассеяние электрона с точно определенным начальным импульсом

3.4.2. Рассеяние волнового пакета в ультракоротком лазерном импульсе

Глава 4. ВТЭ в квантованном электромагнитном поле

4.1. Аналитическое решение

4.2. Результаты и обсуждение

4.2.1. Вынужденный тормозной эффект в когерентном состоянии поля

(полуклассический предел)

4.2.2. Вынужденный тормозной эффект в неклассическом поле

4.2.3. Многофотонный эффект Маркуза в неклассическом поле

Глава 5. Интерференционная стабилизация и квантовые корреляции в системе двух взаимодействующих ридберговских атомов в сильном лазерном поле
5.1. Аналитическая модель
5.2. Квазиэнергетические состояния и динамика исследуемой системы
5.2.1. Случай сильного поля
5.2.2. Квазиэнергии с учетом взаимодействия
5.3. Перенутывание в системе двух ридберговских атомов
Литература

Введение
Одно из актуальных направлений современной лазерной физики - генерация мощных ультракоротких лазерных импульсов и их взаимодействие с атомными и наноструктурными системами. На данный момент возможна генерация лазерных импульсов с рекордной длительностью, порядка нескольких оптических циклов лазерного поля и при этом с интенсивностью превосходящей атомную (до Ю20 Вт/см2). Интересным применением для таких импульсов является их использование для исследования и контроля динамики различных квантовых систем и физических процессов с предельно высоким пространственным и временным разрешением. Кроме того, рассмотрение сильного поля приводит к отказу от традиционных представлений, базирующихся на теории возмущений по полю, и требует разработки новых теоретических подходов. Поэтому проблема взаимодействия мощных ультракоротких импульсов с различными квантовыми системами является крайне актуальной на сегодняшний день. Взаимодействие с интенсивными ультракороткими лазерными импульсами приводит к специфике и новым свойствам уже известных процессов и явлений. В частности, при ионизации атомных и молекулярных систем ультракороткими лазерными импульсами в континууме формируется сильно локализованный (пространственно узкий) электронный волновой пакет, что соответствует широкому пакету в импульсном (или энергетическом) представлении. Такой электронный волновой пакет существенно отличается от плоской волны, то есть в этом случае использование плосковолнового приближения для теоретического описания физической картины недостаточно. Более того, в случае широких в импульсном представлении электронных волновых пакетов существенными, а иногда и превалирующими, оказываются эффекты, обусловленные интерференцией различных волн, входящих в волновой пакет.
Диссертация посвящена исследованию квантовых интерференционных эффектов, обусловленных большой шириной импульсного распределения электрона и возникающих, как в процессе перерассеяния при ионизации атомно-молекулярных систем, так и в процессах вынужденного тормозного поглощения и испускания квантов при рассеянии электронного волнового пакета на потенциальном центре в интенсивных ультракоротких лазерных импульсах и сильных неклассических электромагнитных полях. Проведено исследование возможности эффективного нагрева электронов в таких полях в плазме и наноструктурах типа атомных кластеров. Продемонстрировано, что эффекты квантовой интерференции

единицы, поскольку неопределенность поперечного импульса определяется характерным размером области локализации волновой функции связанного состояния , что может соответствовать разбросу по энергии вплоть до десятка эВ. Таким образом, обнаружено, что указанные интерференционные эффекты играют определяющую роль в формировании угловых и двумерных импульсных распределений, характеризующих электрон в процессе ионизации квантовой системы лазерным импульсом.
Аналогичные интерференционные эффекты проявляются как в электронных спектрах надпороговой ионизации, так и в спектрах гармоник высокого порядка. При этом, предпринятая в [38, 40] попытка объяснить возникающие немонотонности в рамках дифракции электрона в состоянии плоской волны на двухцентровом потенциале родительского молекулярного иона приводят к необходимости введения поправок к энергии электрона. На самом деле, именно наличие в континууме электронного волнового пакета и возможность интерференции отдельных его частей друг с другом оказывается ответственным за проявляющиеся особенности в электронных распределениях. Как уже отмечалось в [36], указанные интерференционные эффекты являются паразитными с точки зрения мониторинга динамики молекулы с высоким пространственным и временным разрешением, однако возникающие интерференционные структуры содержат информацию о параметрах электронного волнового пакета в континууме, что открывает возможность решения задачи о реконструкции возникающего при ионизации электронного волнового пакета с высоким разрешением.