内壳层电子光电离超快动力学理论研究

With the development of generation of attosecond pulses and pump-probe technique, it is now possible to investigate on the attosecond dynamics of atoms, molecules and condense matter. It will be an important topic in the frontier of attosecond physics that how to use an attosecond pulses to reveal and control the inner-shell electronic dynamics of atoms. This project proposes to use ab initio scheme to numerically simulate the interaction between attosecond pulses and many-electron atoms. We investigate the ultrafast dynamics of the photoionization and excitation of inner-shell electrons by ultrashort and ultra-intense attosecond pulses, reveal the dynamics information, and discuss the role of laser parameters and the electronic correlation effect in the photoionization of inner-shell electrons. We will figure out a suitable model to describe the electronic correlation between the inner- and outer-shell electrons, solve time-dependent Schrödinger equation by finite element discrete variable presentation (FE-DVR) scheme, and use new developed correlated double Coulomb wave functions in data analysis to discuss the importance of electronics correlation effects between photoelectrons as well as the "frozen" electrons in two-active-electron model. The investigation of dynamics of inner－shell electrons in the ultrafast and intense attosecond pulses can improve our understanding of electron excitation, tunneling ionization and photoelectron emission in a strong field. This study can provide theoretical support for the attosecond control inside the atoms and molecules in future.

随着阿秒脉冲产生技术及泵浦－探测技术的发展，原子、分子与凝聚态物质中的阿秒动力学研究成为可能，如何用阿秒脉冲揭示并控制内壳层电子超快动力学过程的阿秒物理无疑即将成为物理学的一个重要前沿课题。本项目着眼于研究内壳层电子光电离与光激发超快动力学过程。利用从头算（ab initio）方法，通过数值模拟多电子原子体系在短波超短脉冲作用下的物理过程，清淅地揭示内壳层电子在强激光场中的电离和跃迁行为，理解激光场参数、电子关联等物理效应在此过程中的作用。通过建立适用于研究内壳层电子的电子关联模型，使用基于FE-DVR方法求解含时薛定谔方程。我们采用关联库仑波函数分析结果，研究内壳层电子在超强超快激光场作用下的动力学行为，进一步探索电子动力学关联效应的影响，加深对强场作用下的电子激发、隧穿电离和光电子发射等过程的认识，为进一步实现阿秒量级下对原子与分子内部的操控提供理论基础。

近年来阿秒脉冲产生技术及泵浦－探测技术的发展，使得原子、分子与凝聚态物质中的阿秒动力学研究成为可能。如何用阿秒脉冲揭示并控制内壳层电子超快动力学过程的阿秒物理已经成为物理学的一个重要前沿课题。本项目着眼于研究内壳层电子光电离与光激发超快动力学过程，利用从头算方法，通过数值模拟多电子原子体系在短波超短脉冲作用下的物理过程，揭示内壳层电子在强激光场，特别是超强激光场中的电离和跃迁行为，理解激光场参数、电子关联等物理效应在此过程中的作用。我们采用关联库仑波函数分析结果，研究了K壳层电子在超强超快激光场作用下单电离的动力学行为，探索了XUV-IR 泵浦-探测方法调控双电离过程及其电子动力学关联效应的影响，为进一步实现阿秒量级下对原子与分子部的操控提供理论基础。..我们还发展了高精度的量子点及屏蔽势系统的能级结构与光谱计算方法，深入研究了此类体系的结构特性与能级特点、量子点与超快光场相互作用时的动力学，探讨了量子点体系双电离过程中电子关联等效应。针对量子点体系中电子所感受到的相互作用势能的复杂性，我们发展了重离子在任意复杂势场作用下的相对论电子结构理论计算方法：相对论伪谱方法。通过创新性的引入动能平衡条件，成功消除相对论狄拉克方程中的假态问题，得到电子处于任意本征态下的精确能量和波函数，为研究人造多电子系统在任意复杂势场下的电子结构信息提供理论方法。