Raaazem…!!!Raaazem…!!!Trochę o niesekwencyjnej jonizacjiTrochę o niesekwencyjnej jonizacji

Jakub Prauzner-BechcickiJakub Prauzner-BechcickiZOA IF UJZOA IF UJ

Kraków, dn. 4 października 2004

WspółpracownicyWspółpracownicy

• Jakub ZakrzewskiJakub Zakrzewski• Krzysztof SachaKrzysztof Sacha• Bruno EckhardtBruno Eckhardt

• Co widzimy?• Co myślimy, że widzimy?

• Istotna dygresja• Popatrzmy lokalnie

• Zasymulujmy• Wnioski

PlanPlan

Co widzimy?Co widzimy?

Krótki, spolaryzowany impuls laserowy(220 fs, 800 nm, 10¹ W/cm²)

Oś polaryzacji

Pomiary: 1) Pędy jonu równoległe i prostopadłe do osi polaryzacji, 2) Pędy elektronów

)(21 eeion ppp

Oś polaryzacji

Atom*

*Już robi się eksperymenty na molekułach

Ip (Ar+) = 15.76 eV

Ip (N2+) = 15.58 eV

Ip (Xe+) = 12.06 eV

Ip (O2+) = 12.13 eV

Co widzimy?Co widzimy?

Xe

O2Ar

N2

Guo et al., PRA 58, R4271 (1998):

Weber et al., Nature 405, 658 (2000):

Argon

Pęd

ele

ktr

on

u 1

wzd

łuż

osi p

ola

ryza

cji

Pęd elektronu 2 wzdłuż osi polaryzacji

Eremina et al., PRL 92, 173001 (2004):

N2

O2

Co widzimy?Co widzimy?

I. Tunelowanie: II. Wtórne rozproszenie: III. Stan wysoko wzbudzony (atomu, bądź molekuły):

Co myślimy, że widzimy?Co myślimy, że widzimy?

)cos())((2 21

22

21

tzztFfV

ppH

Co myślimy, że widzimy?Co myślimy, że widzimy?

III. Stan wysoko wzbudzony:

Pojedyncza jonizacja

Podwójna

sekwencyjna jonizacja

Podwójna niesekwencyjna jonizacja

!

UWAGA: te procesy nam przeszkadzają

Oś polaryzacji wyznacza oś symetrii

Oś polaryzacji

Istotna dygresjaIstotna dygresja

ATOMPotencjał opisuje oddziaływanie:

•Jądro – elektron{1,2}

•Elektron1 – elektron2

•Elektrony - pole

MOLEKUŁAPotencjał opisuje oddziaływanie:

•Jądro{1,2} – elektron {1,2}

•Elektron1 – elektron2

•Elektrony - pole

Oś polaryzacji wyznacza oś symetrii jedynie w przypadku gdy molekuła jest ustawiona równolegle do osi polaryzacji

Oś polaryzacji

Istotna dygresjaIstotna dygresja

Popatrzmy lokalniePopatrzmy lokalnie

Zmiana energii siodła wraz ze zmianą odległości

między jądrami

VS

Zmiana energii siodła wraz ze zmianą kąt

nachylenia molekuły względem osi polaryzacji

VS

Popatrzmy lokalniePopatrzmy lokalnie

ZasymulujmyZasymulujmySilne oddziaływania

Brak pamięci

Położenie i pęd elektronów losujemy z rozkładu mikrokanonicznego (UWAGA: zi=0)

dla energii z przedziału –I do –I+3.17Up

Ekstra warunki:•(xi

2+yi2)1/2<85a.u.

•Start ze szczytu impulsu z losowaną fazą

Impuls 70fs, λ=800nm, I=1.7*1014 W/cm2

Molekuła azotu d=1.094Å E=-0.3

Impuls 3fs, λ=800nm, I=1.7*1014 W/cm2

Molekuła azotu d=1.094Å E=-0.3

Nachylenie molekuły względem osi polaryzacji

θ=0

p1||

p2||

p1||

p2||

ZasymulujmyZasymulujmy

Impuls 3fs, λ=800nm, I=1.7*1014 W/cm2

Molekuła azotu d=1.094Å E=-0.3

θ=0

p1||

p2||

θ=π/4

p2||

p1||

θ= π/2

ZasymulujmyZasymulujmy

Impuls 3fs, λ=800nm, I=1.7*1014 W/cm2

Molekuła azotu d=1.094Å E=-0.3

Impuls 3fs, λ=800nm, I=1.7*1014 W/cm2

Molekuła tlenu d=1.207Å E=-0.3

Nachylenie molekuły względem osi polaryzacji

θ=0

p1||

p2||

p1||

p2||

ZasymulujmyZasymulujmy

Impuls 3fsI=2*1014 W/cm2

E=-0.05

Molekuła tlenu d=1.207ÅNachylenie molekuły względem osi polaryzacji θ=0

λ=800nm

p1||

p2||

p1||

p2||

Impuls 70fsI=2*1014 W/cm2

E=-0.05

Impuls 3fsI=1.7*1014 W/cm2

E=-0.3 ZasymulujmyZasymulujmy

• Z punktu widzenia klasycznej analizy nie powinno się obserwować w eksperymencie różnic między molekułami azotu i tlenu

istotną rolę może odgrywać proces tworzenia się wysokowzbudzonego stanu molekuły (symetria orbitalu walencyjnego – bonding vs. antibonding) konieczne kwantowe rachunki.

• Model teoretyczny rozwinięty dla atomów daje się łatwo zaadaptować do badań molekuł.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!!!DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!!!

• W eksperymentach na atomach (np. Ar) i niektórych molekułach (np. N2) widać dominację niesekwencyjnej jonizacji. W doświadczeniu z molekułami tlenu, O2, charakterystyczny rozkład końcowych pędów jest niewidoczny.

• Użycie krótszych i silniejszych impulsów laserowych powinno zmniejszyć liczbę aktów sekwencyjnej jonizacji.

WnioskiWnioski

Lit.Lit.• Guo et al., PRA 58, R4271 (1998)

• Weber et al., Nature 405, 658 (2000) • Eremina et al., PRL 92, 173001 (2004)

• B. Eckhardt, K. Sacha, Phys. Scr. T90, 185 (2001)• K. Sacha, B. Eckhardt, Phys. Rev. A 63, 043414 (2001) • K. Sacha, B. Eckhardt, Phys. Rev. A 64, 053401 (2001) • B. Eckhardt, K. Sacha, Europhys. Lett. 56, 651 (2001)• K. Sacha, B. Eckhardt, J. Phys. B 36, 3923 (2003)

• JPB, K. Sacha, B. Eckhardt, J. Zakrzewski, e-print: physics/0405137 wysłane do Phys. Rev. A

• JPB, K. Sacha, B. Eckhardt, w przygotowaniu