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强激光场中高核电荷数原子的电子关联动力学研究

 在强激光场作用下,原子中两个或两个以上电子会被电离,即双电离或多电离过程,该过程存在强烈的电子关联,是一种复杂多体问题。深入理解并控制强激光场原子分子的电子关联一直是强场物理领域的研究前沿问题。

  实验上开展强激光场原子的电子关联问题研究是非常困难问题,需要实现在强激光作用下单个原子发生双电离后的二价母体离子和被激光场电离电子的符合测量。最近,“飞秒光物理和介观光学”创新研究群体刘运全研究员和龚旗煌院士等通过建成冷靶电子离子动量谱仪,实现了不同激光强度下氙原子双电离过程的符合测量,得到的电子动量关联谱,氙原子的电子关联表现出新颖的动力学特征,如图所示。他们在实验上发现氙原子的电子关联主要表现为高阶序列电离行为,电子在激光作用下的碰撞激发过程对电子关联具有非常重要的影响。理论上,他们与应用物理与计算数学研究所付立斌和刘杰研究员合作,通过半经典理论模型,进一步揭示了电荷屏蔽和电子贯穿效应对电子关联的影响。

图:不同激光强度下的电子关联动量谱[(a) 3×1014 W/cm2, (b) 1.6×1014W/cm2, (c) 7×1013 W/cm2, and (d) 4×1013 W/cm2 (25 fs, 790 nm).]

  该研究工作对人们深入认识强激光场作用下原子的超快成像和超快成像具有重要意义,文章发表在近期出版的Phys. Rev. Lett. 113, 103001(2014)上。

  研究工作得到国家自然科学基金委的“创新研究群体”、“杰出青年基金”和国家重大基础研究计划(973)项目的资助,研究工作还得到人工微结构和介观物理国家重点实验室及量子物质科学协同创新中心的支持。

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