赤外線レーザーの付加による原子・分子高速過程の制御の理論研究

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24540421
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: トン ショウミン 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (80422210)
• Keywords: 強レーザー / アト秒軟X線 / 中赤外線 / 電離過程 / GPU / MIC

Research Abstract

１． 平成２５年度の研究実施計画の通り、先ず、本科研費で去年購入したGPUワークステションで大規模計算によって中赤外線における原子電離過程を解明した。半周期電離した電子のエネルギー分布と全パルスにおける電離電子のエネルギー分布と比べて、実験観測された低エネルギー電子の起因は多重散乱の過程だったということを明らかにした。本研究によって、異常な強い低エネルギー電子観測できる二つの条件を明らかにした。その二つ条件は多重散乱とトンネル電離過程である。研究結果はPhysical Review Aに発表された。
２． 数値計算でアト秒パルスと赤外線レーザー到着の時間遅延によって、分子電離解離過程の制御方法を探索した。アメリカColorado大学のM. Murnane 教授（アメリカ科学院の会員である）の実験グループと共同研究で、アト秒の範囲で重水素分子電離過程の制御できることを明らかにした。不確定性原理によって、実験のエネルギー分解率はプルスーの幅に依存するのは物理の基本原理である。長い時間遅延によって、赤外線パルスの制限より高いエネルギー分解率得るのは可能なるということを示した。研究結果はアメリカ科学院の有名な科学雑誌Proceedings of the National Academy of Sciencesに発表された。
３． 強レーザー場における水素原子の電離確率に対した、精密な計算を行った。精密な計算で得られた電離電子の分布と実験で観測された結果と比べて、レーザー強度の測定方法を開発した。従来の測定方法（誤差１０％）より、誤差は１％範囲に改善したことを明らかにした。アストリアのGriffith大学実験グループ共同研究で研究結果はPhysical Review Aに発表された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

（１） 去年本科研費で購入した最新のＧＰＵを導入して、長い時間の大量の大規模な計算が可能になった。
（２）国際の共同研究者から最新実験結果の提供。

Strategy for Future Research Activity

（１） 今使っている計算コートを最新の計算加速器（MICと呼ばれる）書き換える。
（２） 今使っている計算方法は中赤外線における原子電離の問題に対して、限界になってしまう。波長3000nm 以上のレーザーの場合は計算不可能になる。より波長長いレーザー場における原子・分子電離過程について計算可能の計算方法を開発する。
（３） 大規模の計算で２色レーザーにおける原子電離過程を解明する。
（４） 赤外線とアト秒パルスの時間遅延により、Ar原子２重電離制御の方法を探索する。

Research Products

• [Journal Article] Fine structures in the intensity dependence of excitation and ionization probabilities of hydrogen atom in intense 800-nm laser pulses, (2014)
  • Author(s): Qianquang Li, Xiao-Min Tong, Toru Morishita, Hui Wei and C. D. Lin
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 89 Pages: -
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.89.023421
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Attosecond vacuum UV Coherent Control of Molecular Dynamics (2014)
  • Author(s): P. Ranitovic, C. W. Hogle, P. Riviere, A Palacios, X. M. Tong, N. Toshima, A. Gonzalez-Castrillo, L. Martin, F. Martin, M. M. Murnane, and H. C. Kapteyn,
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 111 Pages: 912-917
  • DOI: 10.1073/pnas.1321999111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced multiple-scattering and intra-half-cycle interferences in the photoelectron angular distributions of atoms ionized in midinfrared laser (2013)
  • Author(s): X. M. Tong, P. Ranitovic, D. D. Hickstein, M. M. Murnane, H. C. Kapteyn, and N. Toshima
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 88 Pages: -
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.88.013410
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Subcycle laser control and quantum interferences in attosecond photoabsorption of neon (2013)
  • Author(s): X. W. Wang, M. Chini, Y. Cheng, Y. Wu, X. M. Tong, and Z. H. Chang
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 87 Pages: -
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.87.063413
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of laser intensities approaching 10^15 W/cm2 with an accuracy of 1%, (2013)
  • Author(s): M. G. Pullen, W. C. Wallace, D. E. Laban A. J. Palmer, G. F. Hanne, A. N. Grum-Grzhimailo, K. Bartschat, I. Ivanov, A. Kheifets D. Wells, H. M. Quiney, X. M. Tong, I. V. Litvinyuk, R. T. Sang, D. Kielpinski
  • Journal Title: Physical Review A Volume: 87 Pages: -
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.87.053411
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Mechanisms on the Photoelectron Angular Distributions of Atoms Ionized in Mid-Infrared Laser Fields (2013)
  • Author(s): X. M. Tong, P. Ranitovic, D.D. Hickstein, et. al.,
  • Organizer: 28th International Conference on Photonic and Atomic Collisions
  • Place of Presentation: Lanzhou, China
  • Year and Date: 20130724-20130730
• [Presentation] Attosecond VUV Coherent Control of Molecular Dynamics (2013)
  • Author(s): P. Ranitovic, C. W. Hogle, P. Riviere, et.al.,
  • Organizer: 28th International Conference on Photonic and Atomic Collisions
  • Place of Presentation: Lanzhou, China
  • Year and Date: 20130724-20130730