Kramers-Henneberger原子的越垒电离

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超强超短脉冲激光的出现,催生了一门新兴的学科一强场物理。在超强激光场中,微扰理论不再适用原子与激光相互作用的研究,需要引入新的非微扰理论,比如:高频弗洛凯理论。处在强激光场中的原子分子会表现出一个很有趣的现象:随着激光强度的不断增强,原子的电离率反而出现了下降。这种全新的现象称之为“原子稳定”。高频弗洛凯理论(HFFT:High Frequency Floquet Theory)阐明,在高频近似条件下,振荡的电子跟原子核之间形成新的库仑势,称之为Kramers-Henneberger(KH)势,也叫缀饰势。KH势能支持很多处于稳定状态的束缚态:KH态,对应的原子称为KH原子。KH原子只存在于超强的激光场中,而超强激光场是聚焦激光。所以,在聚焦脉冲强激光场中,KH态的电子会受到有质动力的作用,有质动力来自于有质动力势的非均匀空间分布。本文从含时薛定谔方程出发,通过坐标变换(实验室坐标系变换到KH坐标系)和高频近似,把含时薛定谔方程简化成定态薛定谔方程。我们采用基组展开的变分法来求解定态薛定谔方程,最终得到KH本征态氢原子的波函数、能量以及其受到有质动力。我们还着重研究了 KH基态氢原子在有质动力的作用下发生越垒电离的临界情况。本文的内容主要包括以下两个部分:1、研究了线偏振激光场中的KH氢原子的本征态,其中包括基态和一些特定的激发态。在这里我们采用了一组与现有的方法完全不同的基组来求解薛定谔方程,并可以非常精确的计算出KH氢原子本征态。我们着重研究了具有σg和σu两种对称性的本征态的能级和结构。我们发现当电子振荡幅度比较大的时候,除了低能级本征态呈现出的著名的“二分”结构外,高能级本征态还呈现出“多分”结构。2、研究了在聚焦激光场中有质动力对KH原子基态结构和稳定性的影响。通过计算发现KH态电子的有质动力与电子振荡幅度的平方成正比,而KH态氢原子越垒电离的临界外力会随着电子振荡幅度的增加而显著降低,以至于发生有质动力引起的越垒电离现象。我们以具体的激光参数为例,研究了在激光聚焦面上发生越垒电离区域范围与激光场强的关系。随着激光强度的增加,发生越垒电离的区域范围也会随之扩大。我们的工作为有质动力引起越垒电离现象的实验探测提供了理论依据。
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