На кафедре общей физики и волновых процессов обнаружили новый механизм нарушения симметрии при ионизации атома

Сотрудникам физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова вместе с немецкими коллегами удалось добиться асимметричного выхода электронов в процессе ионизации атома под действием сильного лазерного излучения. Вследствие этого было получено излучение в широком диапазоне частот с необычными спектральными характеристиками. Результаты их работы были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Ионизация атомов — это процесс отрыва электронов с внешней оболочки атома, который может происходить под действием внешнего электромагнитного поля. В ходе работы ученые обнаружили неизвестный ранее механизм нарушения симметрии при ионизации — средний ток электронов, полученных в ходе этого процесса, не был одинаковым в двух противоположных направлениях в плоскости поляризации возбуждающего электромагнитного излучения. Физики также выяснили, что такой пространственно-несимметричный ток — это источник ультракоротких импульсов низкочастотного излучения в терагерцевой области и поэтому важен для применений в терагерцевой оптике. Терагерцевое излучение — это электромагнитное излучение, спектр частот которого находится между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами.

«Механизм нарушения симметрии основан на тонком взаимодействии резонансов Фримана и быстрых колебаний внешнего лазерного поля. Резонансы Фримана возникают как всплески вероятности ионизации при определенных интенсивностях возбуждающего поля. В ионизирующем лазерном импульсе интенсивность поля достигает своего пика не мгновенно — она может проходить за время импульса один или несколько резонансов Фримана. Когда это происходит, формируется пик ионизации, которых может оказаться даже короче, чем период колебаний лазерного излучения», — рассказал один из авторов статьи Андрей Савельев-Трофимов, доктор физико-математических наук, профессор кафедры общей физики и волновых процессов физического факультета МГУ.

Ионизированные электроны находится под действием «квазистационарного» поля, которое придает им ускорение в определенную сторону. В результате по скорости электронов можно получить информацию о параметрах поля в момент прохождения резонанса Фримана. Более того, поскольку таких резонансов может быть более одного, в результате формируется несколько потоков электронов. Взаимодействие излучения от них приводит к формированию спектра в виде множества узких полос (частотной гребенки) в области от терагерцевого до видимого диапазонов. Ученые отмечают, что расстояние между отдельными зубцами можно настраивать изменением параметров импульса.

«Полученные результаты могут иметь приложения для генерации терагерцевого излучения, частотных гребенок и для исследования динамики электронов в процессе взаимодействия с сильным излучением», — заключил ученый.

Материал подготовлен в рамках проекта Наука-МГУ