2022 Fiscal Year Annual Research Report

アト秒位相分解波動関数イメージング法による新規な量子選択性の研究

Research Project

Project/Area Number	18H03903
Research Institution	Waseda University
Principal Investigator	新倉弘倫早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10500598)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords	アト秒科学 / 波動関数イメージング / 高次高調波 / 極端紫外光 / 光イオン化
Outline of Annual Research Achievements	運動量空間での複素数の波動関数イメージング：研究代表者らは2017年に、奇数次と偶数次とを含んだアト秒極端紫外レーザー光（高次高調波）と、高強度の赤外レーザーパルスを用いた光イオン化過程により、ネオン原子から放出された光電子の角度ごとの位相測定を行い、光電子がどのような振幅と位相とを持つ部分波から成っているのかについて求めた（サイエンス誌に発表）。この研究では、ある特定の領域の光電子のエネルギーでの、角度方向の解析に留まっていた。本年度は、さらに光電子のエネルギーと角度の双方（運動量）の関数として、電子波動関数の位相と振幅の分布を求めることを行った。実験の方法は以下の通りである。奇数次と偶数次の高調波を含むアト秒極端紫外レーザー光を発生させ、赤外レーザーパルスと重ねあわせて気相原子をイオン化する。ここで、アト秒パルスの発生過程を制御し、２つのイオン化過程の干渉のみが起こるようにする。このことにより、３つのイオン化過程の干渉を用いた2017年の実験と比較して、解析が格段に簡易になり、直接、生成した光電子の位相差をその運動量ごとに求めることが出来るようになる。この方法をネオン原子に対して用いて、レーザーパルスの強度や波長が異なる場合について、解析を行った。それぞれ２つのイオン化過程は、ネオン原子の場合、f-波とp-波、およびs波とd波という部分波を含んでいる。これらの部分波ごとに位相と振幅の分布をわけるアルゴリズムを開発し、イオン化過程ごとの運動量空間での複素数の電子波動関数を得ることに成功した。本方法では干渉を用いるため、高次高調波のスペクトル線幅よりも高分解能で、電子波動関数のわずかな変化も測定することが出来る。本研究結果はPhysical Review誌に掲載され、また国内・国際プレスリリースを行った。
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Remarks	(2)は国際プレスリリース、フルタイトルは "Visualizing complex electron wavefunction using high-resolution attosecond technology"