超快电离过程中的分子结构效应

Recently, the achievements in the studies of low-energy part of the photoelectron momentum distributions of atoms subject to ultrafast intense laser fields, specifically, the discoveries and investigations of zero-energy structure (ZES) and low-energy structure (LES), have attracted a lot of attention and become hot topics in this field. On the other hand, many issues on ZES and LES are still in dispute. The reason why consistence can not be reached is that all the published experimental data are performed for atoms or randomly-aligned small molecules, from which the validity of the theories can not be tested. To solve this problem, experimental investigations for aligned molecules are urged. In this proposal, we plan to study the evolution of ZES and LES with respect to the alignment angle for aligned molecules subject to the laser fields with a series of intensities and wavelengths. With comparisons to the theoretcial calculations, we may comprehend more deeply the physical origins of ZES and LES. Our study could deepen the current understanding of ultrafast ionization process.

近年来，飞秒激光场中原子分子的超快电离动力学研究发展较快。特别是低能电子方面，零能结构和低能结构的发现及研究引起了广泛关注，已经成为国际上关注的焦点。然而理论上对于零能结构和低能结构的认识上存在争论，许多问题值得研究。产生争议的原因在于目前已发表的实验数据均针对原子或随机取向的小分子在中红外激光场中的超快电离过程，实验结果无法区分各理论的预言。要解决这一问题，需要针对简单的准直分子，在中红外激光场中的电离过程开展实验研究。本项目计划使用离子电子动量关联谱仪研究准直分子在多种光强和波长条件下的中红外激光场中近零能和低能光电子动量分布随着准直角度的变化。结合理论计算，我们将为解决零能结构和低能结构的争议做出贡献，从而加深人们对于超快电离过程的理解。

近阈值光电子超快动力学引起了广泛关注，分子结构效应在近阈值光电子超快动力学中的表现是当前的国际前沿研究热点。本项目通过对比双原子分子N2与其伴侣原子Ar在超快激光场中近零动量的干涉图样，揭示了分子结构在近阈值超快动力学中扮演的重要角色。在对H2分子结构效应系统研究的基础上，本项目提出了一种基于全离子探测的分子阿秒钟实验方案，并测量出超快激光场中的H2分子发生电子隧穿的时间上限为10阿秒。进一步，本项目将近阈值超快动力学研究拓展到Rydberg态的产生过程，发现前向散射电子对于Rydberg态的产生具有重要意义，从而揭示了低能结构与Rydberg态的超快产生过程之间的物理关联。