RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2004

 / 

Сентябрь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Туннельная и многофотонная ионизация атомов и ионов в сильном лазерном поле (теория Келдыша)


Государственный научный центр Российской Федерации «Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова», ул. Б. Черемушкинская 25, Москва, 117259, Российская Федерация

В основе теоретического описания процесса нелинейной фотоионизации атомов и ионов под действием сильного лазерного излучения лежит теория Келдыша, предложенная в 1964 г. В статье дан обзор этой теории и ее современного развития. Рассмотрены энергетическое и угловое распределения фотоэлектронов в случае линейной, циркулярной и эллиптической поляризации лазерного излучения, скорость ионизации атомных состояний в монохроматической электромагнитной волне и под действием ультракороткого лазерного импульса различной формы, импульсные и угловые спектры фотоэлектронов в этих случаях. Обсуждаются предельные случаи туннельной (γ " 1) и многофотонной (γ " 1) ионизации, где γ — параметр адиабатичности, или параметр Келдыша. Вычислена вероятность надбарьерной ионизации атомов водорода в низкочастотном лазерном поле. Обсуждается влияние сильного магнитного поля на вероятность ионизации. Рассмотрен процесс лоренцевой ионизации, возникающей при движении атомов и ионов в постоянном магнитном поле. Описаны свойства точно решаемой модели: ионизация s-уровня, связанного силами нулевого радиуса действия, в поле циркулярно поляризованной электромагнитной волны. На этом примере обсуждается метод регуляризации Зельдовича в теории квазистационарных состояний. Проведено сравнение теории Келдыша с экспериментом. Кратко обсуждается релятивистская теория ионизации, применимая в тех случаях, когда энергия связи атомного уровня сравнима с массой покоя электрона (многозарядные ионы) и подбарьерное движение электрона нельзя уже считать нерелятивистским. Рассмотрен аналогичный процесс рождения электрон-позитронных пар из вакуума полем мощных оптических или рентгеновских лазеров (эффект Швингера). В расчетах используется метод мнимого времени, дающий удобный и физически наглядный способ вычисления вероятности туннелирования частиц через переменные во времени барьеры. В приложениях обсуждаются свойства асимптотических коэффициентов атомной волновой функции, разложения для функции Келдыша и так называемая "теория ADK’.

Текст pdf (728 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.1070/PU2004v047n09ABEH001812
PACS: 12.20.Ds, 32.80.−t, 42.50.Hz (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0174.200409a.0921
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2004/9/a/
000226203600001
2004PhyU...47..855P
Цитата: Попов В С "Туннельная и многофотонная ионизация атомов и ионов в сильном лазерном поле (теория Келдыша)" УФН 174 921–951 (2004)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Popov V S “Tunnel and multiphoton ionization of atoms and ions in a strong laser field (Keldysh theory)” Phys. Usp. 47 855–885 (2004); DOI: 10.1070/PU2004v047n09ABEH001812

Список литературы (157) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (461) Похожие статьи (20)

  1. Келдыш Л В ЖЭТФ 47 1945 (1964)
  2. Volkov D M Z. Phys. 94 250 (1935); Волков Д М ЖЭТФ 7 1286 (1937)
  3. Берестецкий В Б, Лифшиц Е М, Питаевский Л П Релятивистская квантовая теория Т. 1 (М.: Наука, 1968)
  4. Никишов А И, Ритус В И ЖЭТФ 50 255 (1966)
  5. Переломов А М, Попов В С, Терентьев М В ЖЭТФ 50 1393 (1966); Переломов А М, Попов В С, Терентьев М В ЖЭТФ 51 309 (1966)
  6. Переломов А М, Попов В С ЖЭТФ 52 514 (1967)
  7. Никишов А И, Ритус В И ЖЭТФ 52 223 (1967)
  8. Попов В С, Кузнецов В П, Переломов А М ЖЭТФ 53 331 (1967); Попов В С, Кузнецов В П, Переломов А М Препринт №517 (М.: ИТЭФ, 1967)
  9. Никишов А И Труды ФИАН 111 152 (1979)
  10. Котова Л П, Переломов А М, Попов В С ЖЭТФ 54 1151 (1968)
  11. Hartree D R Proc. Cambr. Philos. Soc. 24 89 (1927)
  12. Bates D R, Damgaard A Philos. Trans. R. Soc. London 242 101 (1949)
  13. Hartree D R The Calculation of Atomic Structures (New York: J. Wiley, 1957)
  14. Радциг А А, Смирнов Б М Параметры атомов и атомных ионов (М.: Энергоатомиздат, 1986)
  15. Собельман И И Введение в теорию атомных спектров (М.: Наука, 1977)
  16. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Квантовая механика: нерелятивистская теория (М.: Физматлит, 2001)
  17. Рапопорт Л П, Зон Б А, Манаков Н Л Теория многофотонных процессов в атомах (М.: Атомиздат, 1978)
  18. Seaton M J Mon. Not. R. Astron. Soc. 118 504 (1958); Seaton M J Rep. Prog. Phys. 46 167 (1983)
  19. Мур В Д, Карнаков Б М, Попов В С Докл. РАН 365 329 (1999); Мур В Д, Карнаков Б М, Попов В С ЖЭТФ 115 521 (1999)
  20. Абрамовиц М, Стиган И (Ред.) Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами (М.: Наука, 1979)
  21. Попов В С Письма в ЖЭТФ 70 493 (1999); Попов В С ЖЭТФ 118 56 (2000); Popov V S Laser Phys. 10 1033 (2000)
  22. Воронов Г С и др. Письма в ЖЭТФ 2 377 (1965); Воронов Г С, Делоне Н Б ЖЭТФ 50 78 (1966); Воронов Г С, Делоне Г А, Делоне Н Б ЖЭТФ 51 1660 (1966)
  23. Faisal F H M J. Phys. B 6 L89 (1973)
  24. Reiss H R Phys. Rev. A 22 1786 (1980); Reiss H R Phys. Rev. A 42 1476 (1990); Reiss H R Prog. Quantum Electron. 16 (1) 1 (1992)
  25. Reiss H R J. Opt. Soc. Am. B 7 574 (1990)
  26. Brabec T, Krausz F Rev. Mod. Phys. 72 545 (2000)
  27. Delone N B, Krainov V P Multiphoton Processes in Atoms (Berlin: Springer-Verlag, 1994); Delone N B, Krainov V P Multiphoton Processes in Atoms 2nd ed. (Berlin: Springer, 2000)
  28. Fock V A Z. Phys. 98 145 (1935)
  29. Bargmann V Z. Phys. 99 576 (1935)
  30. Bander M, Itzykson C Rev. Mod. Phys. 38 330 (1966); Bander M, Itzykson C Rev. Mod. Phys. 38 346 (1966)
  31. Переломов А М, Попов В С ЖЭТФ 50 179 (1966)
  32. Попов В С "О "скрытой" симметрии атома водорода" в сб. Физика высоких энергий и теория элементарных частиц (Отв. ред. В П Шелест) (Киев: Наукова думка, 1967) с. 702
  33. Смирнов Б М, Чибисов М И ЖЭТФ 49 841 (1965)
  34. Демков Ю Н, Друкарев Г Ф ЖЭТФ 47 918 (1964)
  35. Gribakin G F, Kuchiev M Yu Phys. Rev. A 55 3760 (1997)
  36. Гореславский С П, Швецов-Шиловский Н И, Щербачев О В в сб. Научная сессия МИФИ-2004, Москва, 26 - 30 января 2004 г. Т. 5 (М.: МИФИ, 2004) с. 158
  37. Гореславский С П, Попруженко С В ЖЭТФ 110 1200 (1996)
  38. Goreslavskii S P, Popruzhenko S V Laser Phys. 6 780 (1996); Goreslavsky S P, Popruzhenko S V Laser Phys. 7 700 (1997)
  39. Мур В Д, Попруженко С В, Попов В С ЖЭТФ 119 893 (2001)
  40. Krainov V P J. Phys. B 32 1607 (1999)
  41. Paulus G G et al. Phys. Rev. Lett. 80 484 (1998)
  42. Becker W et al. Laser Phys. 8 56 (1998)
  43. Paulus G G et al. Phys. Rev. Lett. 84 3791 (2000)
  44. Corkum P B, Burnett N H, Brunel F Phys. Rev. Lett. 62 1259 (1989)
  45. Pont M, Shakeshaft R, Potvliege R M Phys. Rev. A 42 6969 (1990); Pont M et al. Phys. Rev. A 45 8235 (1992)
  46. Дыхне А М ЖЭТФ 38 570 (1960); Дыхне А М ЖЭТФ 41 1324 (1961)
  47. Делоне Н Б, Крайнов В П Атом в сильном световом поле 2-е изд. (М.: Энергоатомиздат, 1984)
  48. Delone N B, Krainov V P J. Opt. Soc. Am. B 8 1207 (1991)
  49. Krainov V P J. Opt. Soc. Am. B 14 425 (1997)
  50. Крайнов В П, Ристич В М ЖЭТФ 101 1479 (1992)
  51. Делоне Н Б, Крайнов В П УФН 168 531 (1998); Delone N B, Krainov V P Phys. Usp. 41 469 (1998)
  52. Попов В С УФН 169 819 (1999); Popov V S Phys. Usp. 42 733 (1999)
  53. Bashkansky M, Bucksbaum P H, Schumacher D W Phys. Rev. Lett. 60 2458 (1988)
  54. Basile S, Trombetta F, Ferrante G Phys. Rev. Lett. 61 2435 (1988)
  55. Швецов-Шиловский Н И, Гореславский С П, Попруженко С В в сб. Научная сессия МИФИ-2004, Москва, 26 - 30 января 2004 г. Т. 5 (М.: МИФИ, 2004) с. 208
  56. Hehenberger M, McIntosh H V, Brändas E Phys. Rev. A 10 1494 (1974)
  57. Yamabe T, Tachibana A, Silverstone H J Phys. Rev. A 16 877 (1977)
  58. Benassi L, Grecchi V J. Phys. B 13 911 (1980)
  59. Franceschini V, Grecchi V, Silverstone H J Phys. Rev. A 32 1338 (1985)
  60. Вайнберг В М и др. Письма в ЖЭТФ 44 9 (1986); Вайнберг В М и др. ЖЭТФ 93 450 (1987)
  61. Popov V S et al. Phys. Lett. A 124 77 (1987); Popov V S et al. Phys. Lett. A 149 418 (1990); Popov V S, Mur V D, Sergeev A V Phys. Lett. A 193 159 (1994)
  62. Fernández F M Phys. Rev. A 54 1206 (1996)
  63. Баренблатт Г И, Зельдович Я Б УМН 26 115 (1971)
  64. Зельдович Я Б, Соколов Д Д УФН 146 493 (1985); Zel'dovich Ya B, Sokolov D D Sov. Phys. Usp. 28 608 (1985)
  65. Benassi L et al. Phys. Rev. Lett. 42 704 (1979); Benassi L et al. Phys. Rev. Lett. 42 1430 (1979)
  66. Popov V S Phys. Lett. A 173 63 (1993)
  67. Yaffe L G Rev. Mod. Phys. 54 407 (1982)
  68. Doren D J, Herschbach D R Phys. Rev. A 34 2654 (1986)
  69. Tsipis C A et al. (Eds) New Methods in Quantum Theory (Dordrecht: Kluwer Acad., 1996)
  70. Keldysh L Multiphoton ionization by a very short pulse, private communication
  71. Popov V S Laser Phys. 10 1033 (2000); Попов В С Письма в ЖЭТФ 73 3 (2001); Попов В С ЖЭТФ 120 315 (2001)
  72. Popov V S, Karnakov B M, Mur V D Phys. Lett. A 229 306 (1997); Попов В С, Карнаков Б М, Мур В Д ЖЭТФ 113 1579 (1998)
  73. Базь А И, Зельдович Я Б, Переломов А М Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике 2-е изд. (М.: Наука, 1971)
  74. Попов В С ЖЭТФ 61 1334 (1971); Попов В С ЖЭТФ 63 1586 (1972)
  75. Landau L D Phys. Z. Sowjetunion 1 88 (1932); Landau L D Phys. Z. Sowjetunion 2 46 (1932); Ландау Л Д Собрание трудов Т. 1 (М.: Наука, 1969) с. 71, 81
  76. Лифшиц Е М ЖЭТФ 8 930 (1938)
  77. Никитин Е Е, Питаевский Л П УФН 163 (9) 101 (1993); Nikitin E E, Pitaevskii L P Phys. Usp. 36 851 (1993)
  78. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Механика (М.: Физматлит, 2001)
  79. Гапонов А В, Миллер М А ЖЭТФ 34 242 (1958)
  80. Muller H G, Tip A, van der Wiel M J J. Phys. B 16 L679 (1983)
  81. Goreslavsky S P, Narozhny N B, Yakovlev V P J. Opt. Soc. Am. B 6 1752 (1989)
  82. Попов В С, Сергеев А В Письма в ЖЭТФ 63 398 (1996)
  83. Друкарев Г Ф, Монозон Б С ЖЭТФ 61 956 (1971)
  84. Dyson F J Phys. Rev. 85 631 (1952)
  85. Kazakov D I, Shirkov D V Fortschr. Phys. 28 465 (1980)
  86. Ициксон R, Зюбер Ж-Б Квантовая теория поля Т. 2 (М.: Мир, 1984), Гл. 9
  87. Казаков Д И, Попов В С ЖЭТФ 122 675 (2002)
  88. Попов В С, Сергеев А В ЖЭТФ 113 2047 (1998)
  89. Попов В С, Сергеев А В, Щеблыкин А В ЖЭТФ 102 1453 (1992); Попов В С, Сергеев А В ЖЭТФ 105 568 (1994)
  90. Popov V S, Sergeev A V Phys. Lett. A 172 193 (1993); Popov V S, Sergeev A V Phys. Lett. A 193 165 (1994)
  91. López-Cabrera M et al. Phys. Rev. Lett. 68 1992 (1992)
  92. Kais S, Herschbach D R J. Chem. Phys. 98 3990 (1993)
  93. Карнаков Б М, Мур В Д, Попов В С Письма в ЖЭТФ 65 391 (1997); Попов В С, Карнаков Б М, Мур В Д ЖЭТФ 115 1642 (1999)
  94. Сахаров А Д и др. ДАН СССР 196 65 (1965)
  95. Сахаров А Д УФН 88 725 (1966); Sakharov A D Sov. Phys. Usp. 9 294 (1966)
  96. Павловский А И в кн. Академик А.Д. Сахаров. Научные труды (Под ред. Б Л Альтшулера и др.) (М.: Центрком ОТФ ФИАН, 1995) с. 85
  97. Фабрика С Н, Балявин Г Г Препринт №129 (Нижний Архыз: Специальная астрофизическая обсерватория РАН, 1998)
  98. Никишов А И ЖЭТФ 60 1614 (1971); Никишов А И Труды ФИАН 113 211 (1979)
  99. Manakov N L et al. J. Phys. B 33 R141 (2000)
  100. Бункин Ф В, Прохоров А М ЖЭТФ 46 1090 (1964)
  101. Зельдович Я Б ЖЭТФ 51 1492 (1966); Зельдович Я Б УФН 110 139 (1973); Zel'dovich Ya B Sov. Phys. Usp. 16 427 (1973)
  102. Ритус В И ЖЭТФ 51 1544 (1966)
  103. Манаков Н Л, Рапопорт Л П ЖЭТФ 69 842 (1975); Manakov N L, Ovsiannikov V D, Rapoport L P Phys. Rep. 141 319 (1986)
  104. Berson I J J. Phys. B 8 3078 (1975)
  105. Мур В Д и др. Письма в ЖЭТФ 75 294 (2002); Мур В Д ЯФ 66 2014 (2003)
  106. Зельдович Я Б ЖЭТФ 39 776 (1960)
  107. Андреев С П, Карнаков Б М, Мур В Д Письма в ЖЭТФ 37 155 (1983); Андреев С П и др. ЖЭТФ 86 866 (1984)
  108. Mur V D et al. Phys. Lett. A 316 226 (2003)
  109. Манаков Н Л и др. Письма в ЖЭТФ 72 426 (2000)
  110. Borca B et al. Phys. Rev. Lett. 88 193001 (2002); Manakov N L et al. J. Phys. B 36 R49 (2003)
  111. Ксионг В, Чин С Л ЖЭТФ 99 481 (1991)
  112. Fittinghoff D N et al. Phys. Rev. Lett. 69 2642 (1992)
  113. Moshammer R et al. Phys. Rev. Lett. 84 447 (2000)
  114. Mohideen U et al. Phys. Rev. Lett. 71 509 (1993)
  115. Аммосов М В, Делоне Н Б, Крайнов В П ЖЭТФ 91 2008 (1986)
  116. Tajima T, Mourou G Phys. Rev. ST Accel. Beams 5 031301 (2002)
  117. Sauter F Z. Phys. 69 742 (1931); Sauter F Z. Phys. 73 547 (1931)
  118. Heisenberg W, Euler H Z. Phys. 98 714 (1936)
  119. Schwinger J Phys. Rev. 82 664 (1951)
  120. Ахиезер А И, Берестецкий В Б Квантовая электродинамика (М.: Наука, 1981)
  121. Маринов М С, Попов В С ЯФ 15 1271 (1972)
  122. Bargmann V, Michel L, Telegdi V L Phys. Rev. Lett. 2 435 (1959)
  123. Breit G Nature 122 649 (1928)
  124. Переломов А М, Попов В С ЯФ 14 661 (1971)
  125. Попов В С ЯФ 12 429 (1970); Попов В С ЯФ 14 458 (1971); Попов В С ЯФ 64 421 (2001)
  126. Зельдович Я Б, Попов В С УФН 105 403 (1971); Zel'dovich Ya B, Popov V S Sov. Phys. Usp. 14 673 (1972)
  127. Шифф Л И Квантовая механика (М.: ИЛ, 1959)
  128. Попов В С, Карнаков Б М, Мур В Д Письма в ЖЭТФ 79 320 (2004)
  129. Попов В С, Мур В Д, Карнаков Б М Письма в ЖЭТФ 66 213 (1997); Popov V S, Mur V D, Karnakov B M Phys. Lett. A 250 20 (1998)
  130. Мур В Д, Карнаков Б М, Попов В С ЖЭТФ 114 798 (1998)
  131. Карнаков Б М, Мур В Д, Попов В С ЯФ 62 1444 (1999)
  132. Milosevic N, Krainov V P, Brabec T Phys. Rev. Lett. 89 193001 (2002)
  133. Milosevic N, Krainov V P, Brabec T J. Phys. B 35 3515 (2002)
  134. Karnakov B M, Mur V D, Popov V S quant-ph/0405158
  135. Brezin E, Itzykson C Phys. Rev. D 2 1191 (1970)
  136. Попов В С Письма в ЖЭТФ 13 261 (1971); Попов В С ЖЭТФ 61 1334 (1971)
  137. Попов В С Письма в ЖЭТФ 18 453 (1973); Попов В С ЯФ 19 155 (1974)
  138. Нарожный Н Б, Никишов А И ЖЭТФ 65 862 (1973)
  139. Мостепаненко В М, Фролов В М ЯФ 19 885 (1974)
  140. Попов В С Письма в ЖЭТФ 74 151 (2001); Попов В С ЖЭТФ 121 1235 (2002)
  141. Nikishov A I Nucl. Phys. B 21 346 (1970); Нарожный Н Б, Никишов А И ЯФ 11 1072 (1970)
  142. Alkofer R et al. Phys. Rev. Lett. 87 193902 (2001)
  143. Ringwald A Phys. Lett. B 510 107 (2001)
  144. Popov V S Phys. Lett. A 298 83 (2002)
  145. Bulanov S S et al. Phys. Lett. A (2004), in press
  146. Нарожный Н Б, Фофанов М С ЖЭТФ 117 867 (2000); Narozhny N B, Fofanov M S Phys. Lett. A 295 87 (2002)
  147. Oppenheimer J R Phys. Rev. 31 66 (1928)
  148. Yamabe T, Tachibana A, Silverstone H J Phys. Rev. A 16 877 (1977)
  149. Ландау Л Д, Лифшиц Е М Квантовая механика 2-е изд. (М.: Физматгиз, 1963) с. 327
  150. Reichle R, Helm H, Kiyan I Yu Phys. Rev. Lett. 87 243001 (2001)
  151. Kiyan I Yu, Helm H Phys. Rev. Lett. 90 183001 (2003)
  152. Agostini P et al. Phys. Rev. Lett. 42 1127 (1979)
  153. Agostini P JST Intern. Symp. on Control of Molecules in Intense Laser Fields, Tokyo, Japan, Sept. 9 - 10, 2002, Program and Abstracts (Tokyo, 2002)
  154. Гольдбергер М, Ватсон К Теория столкновений (М.: Мир, 1967)
  155. Curtis A R Coulomb Wave Functions (Cambridge: Univ. Press, 1964)
  156. Krainov V P, Xiong W, Chin S L Laser Phys. 2 467 (1992)
  157. Делоне Н Б, Крайнов В П Нелинейная ионизация атомов лазерным излучением (М.: Физматлит, 2001)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение