Молекулярный орбитальный отпечаток при лазерном переходе электронов
Ученые из Института нелинейной оптики и короткой импульсной спектроскопии им. М.М.Барна (МБИ) в Берлине объединили современные эксперименты и численное моделирование, чтобы проверить фундаментальное предположение, лежащее в основе физики сильного поля.
Их результаты улучшают наше понимание процессов сильного поля, таких как генерация высоких гармоник (HHG) и лазерная дифракция электронов (LIED).
Сильные инфракрасные лазерные импульсы могут извлекать электрон из молекулы (ионизации), ускорять его в свободном пространстве, затем разворачивать (распространять) и, наконец, сталкиваться с молекулой (повторение). Это широко используемая трехступенчатая модель физики сильного поля.
На этапе повторного охлаждения электрон может, например, рекомбинировать с исходным ионом, что приводит к возникновению высокой гармоники или упруго рассеивается, что приводит к лазерной дифракции электронов.
Одним из широко используемых предположений, лежащих в основе аттосекундной физики, является то, что на этапе распространения исходная структура ионизированного электрона «размывается», теряя при этом информацию об исходной орбите. До сих пор это предположение не было экспериментально подтверждено в молекулярных системах.
Комбинированное экспериментальное и теоретическое исследование в Институте Макса Борна в Берлине изучило динамику релаксации электронов с сильным полем в молекуле 1,3-трансбутадиена. В этой молекуле взаимодействие с сильным лазерным полем в основном связано с ионизацией двух внешних электронов, обладающих совершенно разными плотностями.
Современные эксперименты и симуляции позволили ученым измерить и вычислить вероятность перерассеяния для каждого электрона по отдельности. Эти вероятности оказались совершенно разными как в измерениях, так и в симуляциях. Такие наблюдения наглядно демонстрируют, что возвращающиеся электроны сохраняют структурную информацию на их начальной молекулярной орбитали.
Больше информации: «Molecular orbital imprint in laser-driven electron recollision» Science Advances, advances.sciencemag.org/content/4/5/eaap8148