Современное развитие теории нелинейной ионизации атомов и ионов
Б.М. Карнакова,
В.Д. Мура,
С.В. Попруженкоа,
В.С. Поповб аНациональный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Каширское шоссе 31, Москва, 115409, Российская Федерация бГосударственный научный центр Российской Федерации «Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова», ул. Б. Черемушкинская 25, Москва, 117259, Российская Федерация
Рассмотрено современное состояние теории ионизации атомов и атомных ионов под действием интенсивного лазерного излучения (теории Келдыша).
Обсуждаются условия применимости этой теории, её связь с методом Ландау—Дыхне и приложение к задаче об ионизации атомов ультракороткими немонохроматическими лазерными импульсами произвольной формы.
Для описания подбарьерного движения электрона в процессе туннелирования применяется квазиклассический метод мнимого времени, в рамках которого используются классические уравнения движения электрона в поле электромагнитной волны, но с мнимым "временем" t → it.
Рассмотрен эффект туннельной интерференции амплитуд перехода, возникающий при наличии нескольких точек перевала в плоскости комплексного времени и приводящий к быстрым осцилляциям в импульсном спектре
фотоэлектронов.
Учёт кулоновского взаимодействия между вылетающим электроном и атомным остатком (выполненный вне рамок теории возмущений по кулоновскому полю) существенно изменяет спектрально-угловые распределения фотоэлектронов и скорость ионизации атомного уровня, причём последняя, как правило, возрастает на несколько порядков как в туннельном, так и в многофотонном режимах ионизации.
Обсуждаются влияние постоянного магнитного поля на скорость ионизации и эффект магнитной кумуляции.
Изложена релятивистская теория туннелирования, вычислены релятивистская и спиновая поправки к скорости ионизации, установлены границы области применимости нерелятивистской теории ионизации.
Проиллюстрировано использование метода Фока для ковариантного описания нелинейной ионизации в релятивистском случае.
Ключевые слова: туннельная и многофотонная ионизация, релятивистская ионизация, интенсивное лазерное излучение, сверхсильное магнитное поле, теория Келдыша, метод мнимого времени PACS:03.65.Sq, 32.80.Fb, 32.80.Rm, 32.80.Wr, 34.80.Qb (все) DOI:10.3367/UFNr.0185.201501b.0003 URL: https://ufn.ru/ru/articles/2015/1/b/ 000352305900001 2-s2.0-84927132159 2015PhyU...58....3K Цитата: Карнаков Б М, Мур В Д, Попруженко С В, Попов В С "Современное развитие теории нелинейной ионизации атомов и ионов" УФН185 3–34 (2015)
Берестецкий В Б, Лифшиц Е М, Питаевский Л П Квантовая электродинамика (М.: Наука, 1989); Berestetskii V B, Lifshitz E M, Pitaevskii L P Quantum Electrodynamics (Oxford: Pergamon Press, 1982)
Ландау Л Д, Лифшиц Е М Квантовая механика. Нерелятивистская теория (М.: Наука, 1989); Landau L D, Lifshitz E M Quantum Mechanics: Non-Relativistic Theory (Oxford: Pergamon Press, 1977)
Попов В С, Мур В Д, Карнаков Б М Письма в ЖЭТФ66 213 (1997); Popov V S, Mur V D, Karnakov B M JETP Lett.66 229 (1997)
Попов В С, Карнаков Б М, Мур В Д Письма в ЖЭТФ79 320 (2004); Popov V S, Karnakov B M, Mur V D JETP Lett.79 262 (2004)
Попов В С, Карнаков Б М, Мур В Д, Поздняков С Г ЖЭТФ129 871 (2006); Popov V S, Karnakov B M, Mur V D, Pozdnyakov S G JETP102 760 (2006); Попов В С, Карнаков Б М, Мур В Д, Поздняков С Г Препринт №22-05 (М.: ИТЭФ, 2005)
Мигдал А Б Качественные методы в квантовой теории (М.: Наука, 1975), Гл. 1; Migdal A B Qualitative Methods in Quantum Theory (Reading, Mass.: W.A. Benjamin, 1977)
Сахаров А Д Научные труды (М.: ОТФ ФИАН. Центрком, 1995)
Павловский А И Сахаров А Д. Научные труды (М.: ОТФ ФИАН. Центрком, 1995) с. 85
Терентьев М В История эфира (М.: ФАЗИС, 1982)
Дирак П А М Природа (3) 68 (1972)
Ландау Л Д, Лифшиц Е М Электродинамика сплошных сред (М.: Наука, 1982); Landau L D, Lifshitz E M Electrodynamics of Continuous Media (Oxford: Pergamon Press, 1984)
Richtmyer R D Principles of Advanced Mathematical Physics (New York: Springer-Verlag, 1978); Рихтмайер Р Принципы современной математической физики (М.: Мир, 1982), Гл. 5
"Special issue on 50 years of optical tunneling" J. Phys.B At. Mol. Opt. Phys.47 (20) (2014)
Базь А И, Зельдович Я Б, Переломов А М Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике (М.: Наука, 1969), Гл. IX; Baz'A I, Zel'dovich Ya B, Perelomov A M Scattering, Reactions and Decay in Nonrelativistic Quantum Mechanics (Jerusalem: Israel Program for Scientific Translations, 1971)