La idea de que la luz a veces debe tratarse como una onda electromagnética y, a veces, como una corriente de cuantos de energía llamados fotones es tan antigua como la física cuántica. En el caso de la interacción de campos láser fuertes con átomos, el dualismo encuentra su análogo en elimágenes intuitivas utilizadas para explicar la ionización y la excitación: la imagen multiphoton y la imagen de túnel.En un estudio combinado experimental y teórico sobre la excitación ultrarrápida de átomos en campos intensos de láser de pulso corto, los científicos del Instituto Max Born lograron demostrar que lo predominante y aparentemente disparesLas imágenes intuitivas que generalmente se usan para describir la interacción de los átomos con campos láser intensos se pueden atribuir a un solo proceso no lineal. Además, muestran cómo se pueden unir las dos imágenes. El trabajo apareció en la revista Physical Review Letters y ha sido elegido para ser unSugerencia de los editores por su particular importancia, innovación y amplio atractivo. Además de los aspectos fundamentales del trabajo omarca nuevas rutas para determinar las intensidades del láser con alta precisión y para controlar la población coherente de Rydberg por la intensidad del láser.
Aunque el parámetro Keldysh, introducido en la década de 1960 por el físico ruso del mismo nombre, distingue claramente la imagen multiphoton y la imagen de túnel, sigue siendo una pregunta abierta, particularmente en el campo de la excitación de campo fuerte, cómo reconciliar a los dos aparentemente opuestosenfoques.
En la imagen multiphoton, el carácter del fotón brilla como una mejora resonante en el rendimiento de la excitación cada vez que un múltiplo entero de la energía del fotón coincide con la energía de excitación de los estados atómicos. Sin embargo, la energía de los estados atómicos se desplaza hacia arriba al aumentar la intensidad del láser.resulta en mejoras resonantes en el rendimiento de excitación, incluso a una frecuencia láser fija energía fotónica. De hecho, la mejora ocurre periódicamente, siempre que el cambio de energía corresponda a una energía fotónica adicional cierre del canal.
En la imagen de tunelización, el campo láser se considera una onda electromagnética, donde solo se retiene el campo eléctrico oscilante. La excitación se puede ver como un proceso, donde inicialmente el electrón unido es liberado por un proceso de túnel, cuando el campo láser alcanzaun ciclo máximo. En muchos casos, el electrón no obtiene suficiente energía de deriva del campo láser para escapar del potencial de Coulomb del ion padre al final del pulso láser, lo que llevaría a la ionización del átomo. En cambio, permanece unidoen un estado excitado de Rydberg. En la imagen de túnel no hay lugar para resonancias en la excitación ya que el túnel se realiza en un campo eléctrico cuasiestático, donde la frecuencia del láser es irrelevante.
En el estudio, el rendimiento de excitación de los átomos de Ar y Ne en función de la intensidad del láser se ha medido directamente por primera vez, cubriendo los regímenes de múltiples fototones y túneles. En el régimen de múltiples fotones se han observado mejoras resonantes pronunciadas en el rendimiento, particularmente en la vecindad de los cierres de canales, mientras que en el régimen de túnel no aparecieron tales resonancias. Sin embargo, aquí se ha observado excitación incluso en un régimen de intensidad que se encuentra por encima del umbral para la ionización completa esperada.
La solución numérica de la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo para los átomos investigados en un campo láser fuerte proporcionó una excelente concordancia de la teoría con los datos experimentales en ambos regímenes. Un análisis más detallado reveló que ambas imágenes representan una descripción complementaria en el tiempo ydominio de frecuencia del mismo proceso no lineal. Si se considera la excitación en el dominio del tiempo, se puede suponer que los paquetes de ondas electrónicas se crean periódicamente en los máximos del ciclo de campo. En el régimen multiphoton se puede demostrar que los paquetes de ondas se crean predominantemente cerca delintensidad máxima del pulso y, por lo tanto, interfiere constructivamente solo si la intensidad está cerca del cierre de un canal. Con esto, la mejora regular en el espectro de excitación resulta efectiva solo en la separación de la energía del fotón. En el régimen de túnel, los paquetes de ondas también se crean periódicamente en elSin embargo, los máximos del ciclo de campo, predominantemente en el borde ascendente del pulso láserch, a su vez, conduce a un patrón de interferencia irregular y, en consecuencia, a variaciones irregulares en el espectro de excitación.Estas variaciones rápidas no se resuelven en el experimento y el espectro de excitación detectado es suave.
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Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlin eV FVB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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