強激光場作用下原子電離實驗證實原子穩定化

強激光場中原子穩定化一直是原子分子理論學家非常感興趣的問題,一般在Kramers-Henneberger坐标下進行理論研究。理論上認為, 原子穩定化需要非常苛刻的條件,如:激光光子能量高(大于原子的電離能)及高激光場強等,但一直沒有實驗上的直接證據。同時,在波長相對較長紅外激光場中,理論上認為沒有原子穩定化現象,基本強場隧道電離理論沒有考慮原子穩定化行為,因此低頻強激光中原子穩定化的實驗研究非常必要。

最近，“飛秒光物理和介觀光學”創新研究群體的劉運全研究員,吳成印副教授和龔旗煌教授等通過對強激光場中原子電離光電子角分布的全微分測量, 實驗上發現在強激光原子隧道電離區, 零動量電子的相對産額随着激光光強的增加而減少的現象,我們稱之為局域電離抑制。通過與中國工程物理研究院北京應用物理與計算數學研究所的劉傑研究員研究組合作, 對實驗結果進行半經典理論模拟, 揭示了強場隧道電離區的原子穩定化是局域電離抑制現象主要機制, 發現一部分通過隧道電離的電子最終沒有離開原子,而是直接在激光場作用下發射到原子裡德堡軌道,從而抑制了零動量電子的電離産額。該研究成果發表于近期出版的Phys. Rev. Lett. 109,093001(2012)上。該實驗結果證實低頻強激光場中,在低頻強激光場中, 原子存在穩定化行為,從而可以進一步幫助人們認識量子物理中的基本現象:隧道電離(Tunneling ionization)現象。

本研究工作得到了國家自然科學基金委傑出青年基金和創新群體等項目以及國家重點實驗室等的資助。