Der Elektronenspin in der Tunnelionisation in starken Laserfeldern

• Antragsteller: Professor Dr. Reinhard Dörner
• Fachliche Zuordnung: Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 272257846

Tunneln durch eine rotierende Barriere ist Spin sensitiv. Dies ist, verkürzt gesagt, die überraschende Vorhersage einer Reihe neuer theoretischer Arbeiten von Barth und Smirnova. Das beantragte Projekt hat zum Ziel diese Vorhersage zu überprüfen. Mit modernen Femtosekunden-Lasern lassen sich heute leicht Intensitäten von 1014 W/cm2 und mehr bei einer Wellenlänge von 800 nm (entspricht 1.5 eV pro Photon) erreichen. Die hierbei auftretenden, enormen elektrischen Felder führen zur Ionisation von Atomen und Molekülen durch feldinduzierte Tunnelionisation. Setzt man zirkularpolarisiertes Licht ein, rotiert die Tunnelbarriere, die die Elektronen bei der Ionisation überwinden müssen. Die angeführten neuen theoretischen Arbeiten sagen vorher, dass auf diese Weise aus Edelgasatomen emittierte Elektronen einen hohen Grad an Spinpolarisation aufweisen müssen. Diese weitreichende Vorhersage wurde bisher allerdings experimentell noch nicht überprüft. Im beantragten Projekt soll eine Reihe systematischer Messungen durchgeführt werden, um diese Theorie im Detail zu testen. Bei Variation von Wellenlänge, Atomspezies (Bindungsenergie) und Intensität soll jeweils die Spinpolarisation als Funktion der Elektronenergie vermessen werden und damit die physikalische Erklärung des Effektes (beruhend auf der Nichtadiabatizität des Tunnelprozesse) überprüft werden. Vorbereitende Arbeiten der Gruppe des Antragstellers haben bisher sehr vielversprechende Ergebnisse geliefert. In einer zweiten Förderperiode soll das Projekt auf Moleküle und laserausgerichtete Moleküle ausgedehnt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: TOF-Mott system
• Gerätegruppe: 5160 Elektronenbeugungs-Apparaturen, LEED-, RHEED-, SHEED-Apparaturen