Raaazem…!!! Trochę o niesekwencyjnej jonizacji Jakub Prauzner-Bechcicki ZOA IF UJ Kraków, dn. 4 października 2004

Współpracownicy Jakub Zakrzewski Krzysztof Sacha Bruno Eckhardt

Plan Co widzimy? Co myślimy, że widzimy? Istotna dygresja Popatrzmy lokalnie Zasymulujmy Wnioski

Krótki, spolaryzowany impuls laserowy Co widzimy? Oś polaryzacji Atom* Oś polaryzacji Pomiary: 1) Pędy jonu równoległe i prostopadłe do osi polaryzacji, 2) Pędy elektronów Krótki, spolaryzowany impuls laserowy (220 fs, 800 nm, 10¹ W/cm²) *Już robi się eksperymenty na molekułach

Co widzimy? Xe N2 O2 Ar Ip (Ar+) = 15.76 eV Ip (N2+) = 15.58 eV Guo et al., PRA 58, R4271 (1998): Xe Ip (Ar+) = 15.76 eV Ip (N2+) = 15.58 eV Ip (Xe+) = 12.06 eV Ip (O2+) = 12.13 eV N2 O2 Ar

Co widzimy? Eremina et al., PRL 92, 173001 (2004): Weber et al., Nature 405, 658 (2000): Argon Pęd elektronu 1 wzdłuż osi polaryzacji Pęd elektronu 2 wzdłuż osi polaryzacji O2

Co myślimy, że widzimy? I. Tunelowanie: II. Wtórne rozproszenie: III. Stan wysoko wzbudzony (atomu, bądź molekuły):

Co myślimy, że widzimy? ! III. Stan wysoko wzbudzony: Podwójna niesekwencyjna jonizacja Pojedyncza jonizacja ! Podwójna sekwencyjna jonizacja UWAGA: te procesy nam przeszkadzają

Istotna dygresja ATOM Potencjał opisuje oddziaływanie: Jądro – elektron{1,2} Elektron1 – elektron2 Elektrony - pole Oś polaryzacji Oś polaryzacji wyznacza oś symetrii

Istotna dygresja MOLEKUŁA Potencjał opisuje oddziaływanie: Oś polaryzacji MOLEKUŁA Potencjał opisuje oddziaływanie: Jądro{1,2} – elektron {1,2} Elektron1 – elektron2 Elektrony - pole Oś polaryzacji wyznacza oś symetrii jedynie w przypadku gdy molekuła jest ustawiona równolegle do osi polaryzacji

Popatrzmy lokalnie

Zmiana energii siodła wraz ze zmianą odległości między jądrami Popatrzmy lokalnie Zmiana energii siodła wraz ze zmianą kąt nachylenia molekuły względem osi polaryzacji Zmiana energii siodła wraz ze zmianą odległości między jądrami VS VS

Zasymulujmy Silne oddziaływania Brak pamięci Ekstra warunki: (xi2+yi2)1/2<85a.u. Start ze szczytu impulsu z losowaną fazą Brak pamięci Położenie i pęd elektronów losujemy z rozkładu mikrokanonicznego (UWAGA: zi=0) dla energii z przedziału –I do –I+3.17Up

Nachylenie molekuły względem osi polaryzacji θ=0 Zasymulujmy Nachylenie molekuły względem osi polaryzacji θ=0 Impuls 70fs, λ=800nm, I=1.7*1014 W/cm2 Molekuła azotu d=1.094Å E=-0.3 Impuls 3fs, λ=800nm, I=1.7*1014 W/cm2 Molekuła azotu d=1.094Å E=-0.3 p1|| p2|| p1|| p2||

Zasymulujmy θ=0 θ= π/2 θ=π/4 p1|| p1|| p2|| p2|| Impuls 3fs, λ=800nm, I=1.7*1014 W/cm2 Molekuła azotu d=1.094Å E=-0.3 p1|| p2|| θ=π/4 p2|| p1|| θ= π/2

Nachylenie molekuły względem osi polaryzacji θ=0 Zasymulujmy Nachylenie molekuły względem osi polaryzacji θ=0 Impuls 3fs, λ=800nm, I=1.7*1014 W/cm2 Molekuła azotu d=1.094Å E=-0.3 Impuls 3fs, λ=800nm, I=1.7*1014 W/cm2 Molekuła tlenu d=1.207Å E=-0.3 p1|| p2|| p1|| p2||

Nachylenie molekuły względem osi polaryzacji θ=0 Impuls 3fs I=1.7*1014 W/cm2 E=-0.3 Zasymulujmy Molekuła tlenu d=1.207Å Nachylenie molekuły względem osi polaryzacji θ=0 λ=800nm Impuls 3fs I=2*1014 W/cm2 E=-0.05 Impuls 70fs I=2*1014 W/cm2 E=-0.05 p1|| p2|| p1|| p2||

Wnioski DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!!! W eksperymentach na atomach (np. Ar) i niektórych molekułach (np. N2) widać dominację niesekwencyjnej jonizacji. W doświadczeniu z molekułami tlenu, O2, charakterystyczny rozkład końcowych pędów jest niewidoczny. Model teoretyczny rozwinięty dla atomów daje się łatwo zaadaptować do badań molekuł. Z punktu widzenia klasycznej analizy nie powinno się obserwować w eksperymencie różnic między molekułami azotu i tlenu istotną rolę może odgrywać proces tworzenia się wysokowzbudzonego stanu molekuły (symetria orbitalu walencyjnego – bonding vs. antibonding) konieczne kwantowe rachunki. DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!!! Użycie krótszych i silniejszych impulsów laserowych powinno zmniejszyć liczbę aktów sekwencyjnej jonizacji.

Lit. Guo et al., PRA 58, R4271 (1998) Weber et al., Nature 405, 658 (2000) Eremina et al., PRL 92, 173001 (2004) B. Eckhardt, K. Sacha, Phys. Scr. T90, 185 (2001) K. Sacha, B. Eckhardt, Phys. Rev. A 63, 043414 (2001) K. Sacha, B. Eckhardt, Phys. Rev. A 64, 053401 (2001) B. Eckhardt, K. Sacha, Europhys. Lett. 56, 651 (2001) K. Sacha, B. Eckhardt, J. Phys. B 36, 3923 (2003) JPB, K. Sacha, B. Eckhardt, J. Zakrzewski, e-print: physics/0405137 wysłane do Phys. Rev. A JPB, K. Sacha, B. Eckhardt, w przygotowaniu