Erforschung korrelierter Ionisationsdynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard G. Paulus
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271111261

Ionisation zu hohen Ladungszuständen ist ein allgegenwärtiges Phänomen der Wechselwirkung intensiver Felder mit Atomen und Molekülen. Im sichtbaren und infraroten Spektralbereich kann die Dynamik der Mehrelektronen-Ionisation weitgehend durch sequentielle Ionisation verstanden werden, worunter die sukzessive Entfernung von Elektronen mit zwischenzeitlicher vollständiger Relaxation des jeweiligen Ionenrumpfes verstanden wird. Substantielle Abweichungen davon wurden bislang vorwiegend für lineare Laserpolarisation beobachtet und durch rekollidierende Photoelektronen erklärt.Das vorliegende Projekt konzentriert sich auf korrelierte Ionisationsdynamik unter Bedingungen, bei denen Rekollision unterdrückt ist, spezifisch bei elliptischer Polarisation. Zur Vermeidung des Mischregimes zwischen Multiphotonen- und Tunnelionisation wird ein Ionenstrahl als Target verwendet. Die Ablenkung der Ionen im Zuge der Ionisation wird mit Hilfe eines orts- und zeitauflösenden Detektors detektiert, wodurch dreidimensionale Impulsspektren für alle Ladungszustände gemessen werden können. Die Verwendung elliptisch polarisierten Lichtes eröffnet auch die Möglichkeit der Anwendung der Atto-Uhr-Technik, die eine bemerkenswert einfache Methode zur Gewinnung zeitaufgelöster Informationen ist. Durch das Anpassen einer Modellfunktion und einen von uns entwickelten Entfaltungsalgorithmus lassen sich aus den Impulsspektren präzise quantitative Informationen extrahieren.Das Projekt gliedert sich in drei Unterprojekte:1. Mit He+-Experimenten wird die Nulllinie etabliert, gegen die anschließend Mehrfachionisation verglichen werden kann. Diese Daten können auch mit ab-initio numerische Rechnungen verglichen werden, woraus sich u.a. absolut kalibrierte Intensitätsmessungen ergeben.2. Die Mehrfachionisation von He, Ne+ und Ar+ wird untersucht, wobei der Schwerpunkt auf dem Nachweis eindeutiger Merkmale korrelierter Dynamik liegt. Das erste Kriterium ist dabei die Statistik der Emissionsrichtung der Photoelektronen. Daneben kann der Ionenstrahl neutralisiert werden, so dass die Ionisation des Ions mit der des Atoms verglichen werden kann.3. Korrelierte Ionisationsdynamik könnte durch Verwendung von Einzelzyklenpulsen forciert werden, weil dann viele Elektronen innerhalb weniger optischer Zyklen ionisieren. Entsprechend wird dann der Verlauf des Laserfeldes auf der Skala eines optischen Zyklus den Verlauf der Ionisation prägen. Im Atto- Uhr-Schema wird dies an der Emissionrichtung der Photoelektronen sichtbar. Das Zusammenspiel von Atto-Uhr und phasensensitiver Detektion verschafft somit Zugang zu Information über den zeitlichen Ablauf von Multielektronendynamik.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen