强激光场作用下原子电离实验证实原子稳定化

强激光场中原子稳定化一直是原子分子理论学家非常感兴趣的问题,一般在Kramers-Henneberger坐标下进行理论研究。理论上认为, 原子稳定化需要非常苛刻的条件,如:激光光子能量高(大于原子的电离能)及高激光场强等,但一直没有实验上的直接证据。同时,在波长相对较长红外激光场中,理论上认为没有原子稳定化现象,基本强场隧道电离理论没有考虑原子稳定化行为,因此低频强激光中原子稳定化的实验研究非常必要。

最近，“飞秒光物理和介观光学”创新研究群体的刘运全研究员,吴成印副教授和龚旗煌教授等通过对强激光场中原子电离光电子角分布的全微分测量, 实验上发现在强激光原子隧道电离区, 零动量电子的相对产额随着激光光强的增加而减少的现象,我们称之为局域电离抑制。通过与中国工程物理研究院北京应用物理与计算数学研究所的刘杰研究员研究组合作, 对实验结果进行半经典理论模拟, 揭示了强场隧道电离区的原子稳定化是局域电离抑制现象主要机制, 发现一部分通过隧道电离的电子最终没有离开原子,而是直接在激光场作用下发射到原子里德堡轨道,从而抑制了零动量电子的电离产额。该研究成果发表于近期出版的Phys. Rev. Lett. 109,093001(2012)上。该实验结果证实低频强激光场中,在低频强激光场中, 原子存在稳定化行为,从而可以进一步帮助人们认识量子物理中的基本现象:隧道电离(Tunneling ionization)现象。

本研究工作得到了国家自然科学基金委杰出青年基金和创新群体等项目以及国家重点实验室等的资助。