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Projekt
Theoretische und experimentelle Untersuchung von Kramers-Henneberger Zuständen in Alkali und Edelgas Atomen
Antragsteller
Professor Dr. Mikhail Ivanov; Professor Dr. Milutin Kovacev
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2015 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281309735
Das wesentliche Ziel des Projektes ist der direkte spektroskopische Nachweis der gebundenen Zustände eines freien Elektrons, welches ein untypischer Quantenzustand ist der durch abgestimmte Wechselwirkung des anziehenden Kernpotentials und eines starken Laserfeldes entsteht. Elektronen in diesen Zuständen verhalten sich nahezu wie freie Elektronen, obwohl sie im Mittel an das Ion gebunden bleiben. Diese Zustände werden als Kramers-Henneberger (KH) Zustände bezeichnet, welche vor ungefähr 50 Jahren theoretisch vorhergesagt wurden. Viele Jahrzehnte waren diese KH Zustände ein rein theoretisches Konzept und nur von akademischen Interesse. Heutzutage gibt es ein wachsende Zahl an indirekten experimentellen Beobachtungen welche andeuten das solche Zustände allgegenwärtig sind und das sie zu jeder Zeit auftreten können bei der Wechselwirkung von Atomen oder Molekülen mit intensiven nahinfraroten Laserfeldern. Die kombinierte Wirkung des anziehenden Kernpotentials und des elektrischen Feldes des Lasers erzeugt eine Potentialbarriere durch die ein gebundenes Elektron entkommen kann. Bei erhöhter Laserintensität kann das Potential unter die Energie eines gebundenen Zustandes abgesengt werden. Trotzdem ist ein solcher Zustand nicht zwangsläufig frei. Obwohl die Oszillationsamplitude des Elektrons dabei einige zehn Angström an Auslenkung erfährt, widersteht das Atom der Ionisation. Eine solches Szenario ist typisch für alle angeregten atomaren Zustände, die einem Laserfeld mit Intensitäten von 1013 W/cm2 und höher ausgesetzt sind. Dieses Restrukturieren des atomaren Spektrums hat bedeutende Auswirkungen für nichtlineare Licht-Materie Wechselwirkungen und insbesondere für den Prozess der Filamentation. Das Auftreten von Kramers-Henneberger Zuständen bei der Filamentation ist sehr wahrscheinlich und ihre Rolle im Filamentationsprozess kann bedeutend sein. Ein Hauptziel unseres Projektes ist die Untersuchung des Zustandekommens dieser Zustände, deren Rolle im Filamentationsprozess und der direkte spektroskopische Nachweis ihrer Existenz. Unser Bestreben ist es zwei komplementäre spektroskopische Verfahren einzusetzen. Einerseits die Winkelaufgelöste Photoelektronen-Spektroskopie am isolierten Atom und andererseits transiente Absorptionsspektroskopie in Laser-Filamenten um dieses faszinierende Phänomen zu untersuchen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
