اتمها در میدانهای لیزری قوی
هنگامی که قدرت میدان لیزر با قدرت میدانهای نگهدارنده الکترونها در یک اتم قابل مقایسه میشود، نظریه اختلال کارایی خود را از دست میدهد و فرآیندهای غیرپرتورباتیو مانند یونش فراتر از آستانه و تولید هارمونیک بالا ظاهر میشوند.
Definition
اتمها در میدانهای لیزری قوی، مطالعه یونش و گسیل اتمی است زمانی که میدان الکتریکی نوسانی لیزر به اندازهای شدید باشد که پاسخ اتم غیرپرتورباتیو باشد، به طوری که میدان به طور قابل توجهی پتانسیل کولن پیوندی را در یک چرخه نوری تغییر شکل داده یا سرکوب میکند.
Scope
این موضوع به بررسی رفتار اتمها در میدانهای لیزری شدید میپردازد: گذار از یونش چندفوتونی به یونش تونلزنی که با پارامتر کلدیش مشخص میشود، یونش فراتر از آستانه که در آن یک الکترون فوتونهای بیشتری از حد لازم برای یونش جذب میکند، مدل بازبرخورد سهمرحلهای، و تولید هارمونیک بالا که پالسهای فرابنفش شدید و آتوثانیه همدوس تولید میکند. این مبحث به رژیمی میپردازد که در آن میدان لیزر با میدان کولن داخلی رقابت میکند.
Core questions
- چه زمانی برهمکنش لیزر-اتم دیگر با نظریه اختلال قابل توصیف نیست؟
- چه چیزی یونش چندفوتونی را از یونش تونلزنی متمایز میکند؟
- چگونه یک الکترون که به یون والد خود بازمیگردد، هارمونیکهای بالا تولید میکند؟
- چگونه فرآیندهای میدان قوی پالسهای نوری آتوثانیه تولید میکنند؟
Key concepts
- پارامتر کلدیش
- یونش چندفوتونی
- یونش تونلزنی
- یونش فراتر از آستانه
- مدل بازبرخورد سهمرحلهای
- تولید پالس هارمونیک بالا و آتوثانیه
Key theories
- نظریه کلدیش در مورد یونش میدان قوی
- کلدیش پارامتری را معرفی کرد که فرکانس لیزر را با نرخ تونلزنی مقایسه میکند و رژیم چندفوتونی، که در آن یونش با جذب فوتونهای زیاد پیش میرود، را از رژیم تونلزنی، که در آن میدان مانع پتانسیل را به اندازهای خم میکند که الکترون بتواند تونل بزند، جدا میکند.
- مدل بازبرخورد سهمرحلهای
- مدل کورکوم گسیل میدان قوی را به عنوان یونش تونلزنی، شتاب الکترون آزاد شده در میدان لیزر، و بازبرخورد با یون والد توصیف میکند، که میتواند برای گسیل یک فوتون پرانرژی و در نتیجه تولید هارمونیکهای بالا بازترکیب شود.
Clinical relevance
فرآیندهای میدان قوی اساس علم آتوثانیه هستند: تولید هارمونیک بالا منابع نور فرابنفش شدید و آتوثانیه همدوس را فراهم میکند که برای فیلمبرداری حرکت الکترون در ماده استفاده میشود، و یونش میدان قوی زیربنای رشتهسازی لیزری و ماشینکاری و تشخیص با لیزر شدید است.
History
نظریه کلدیش در سال 1965 یونش میدان قوی را قبل از وجود لیزرهای شدید برای آزمایش آن چارچوببندی کرد. یونش چندفوتونی و فراتر از آستانه با قدرتمندتر شدن لیزرها در دهههای 1970 و 1980 مشاهده شدند؛ تولید هارمونیک بالا، که توسط مدل بازبرخورد کورکوم در سال 1993 توضیح داده شد، سپس علم آتوثانیه را گشود، که با جایزه نوبل فیزیک 2023 به رسمیت شناخته شد.
Key figures
- Leonid Keldysh
- Paul Corkum
- Anne L'Huillier
- Ferenc Krausz
Related topics
Seminal works
- keldysh1965
- corkum1993
- krausz2009
Frequently asked questions
- پارامتر کلدیش چه چیزی را به شما میگوید؟
- پارامتر کلدیش زمانی را که یک الکترون برای تونلزنی از طریق مانع سرکوب شده نیاز دارد با دوره نوری لیزر مقایسه میکند. مقداری بسیار بزرگتر از یک نشاندهنده رژیم چندفوتونی است، در حالی که مقداری بسیار کوچکتر از یک نشاندهنده رژیم تونلزنی است.
- فیزیک میدان قوی چگونه پالسهای آتوثانیه تولید میکند؟
- در تولید هارمونیک بالا، الکترونها یک بار در هر نیمچرخه نوری با یونهای والد خود بازبرخورد میکنند و فورانهایی از نور فرابنفش شدید گسیل میکنند. ترکیب بسیاری از هارمونیکها پالسهایی را تولید میکند که تنها آتوثانیه طول میکشند، به اندازهای کوتاه که دینامیک الکترون را حل کند.