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2013 年度 実績報告書

アト秒パルスによるヘリウム原子のイオン化に関する理論研究

研究課題

研究課題/領域番号 25286064
研究種目

基盤研究(B)

研究機関東京大学

研究代表者

石川 顕一  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70344025)

研究分担者 佐藤 健  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30507091)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードアト秒科学 / 第一原理計算
研究概要

光やX線による原子のイオン化や量子状態間の遷移は、これまで一瞬のできごととしてとらえられてきたが、高次高調波アト秒レーザーの出現で、電子が出てくるまでの過程を追跡できるようになってきた。申請者は最近、励起ヘリウム原子をアト秒パルスで内殻電離すると、出ていく電子がイオンに残る外殻電子に衝突することでイオン状態の遷移を引き起こすことを見出し、この現象をノックアップと名付けた。本研究はその発展として、ポンプ光で励起原子を準備し、偏光の異なるプローブ光で内殻電離する体系を数値シミュレーションすることで、このノックアップ現象を解明することが目的である。
本研究では、レーザー場E(t)中のヘリウム原子に対する時間依存シュレーディンガー方程式を数値的に厳密に解く。先行研究で使ったコードはE(t)が全体として直線偏光(ポンプ光とプローブ光が同じ直線偏光)の場合のものであったのに対して、平成25年度は、ポンプ光とプローブ光が異なる偏光の場合を研究するために、数値計算コードに改良をほどこした。
光子エネルギー72.9 eVの5サイクルパルス(z偏光)による1s2p1P励起状態の1光子電離でできるヘリウムイオンの、各準位のポピュレーションの時間変化を計算した。イオン化のほとんどは、1s電子による光子吸収で始まる。いくつかの時間スケールがあり、200アト秒以降では、ノックアップのため準位間のポピュレーション移動が起こる。1s2px1P励起状態の場合には、内殻電子が出ていく方向(z方向)と外側の電子の分布方向(x方向)が異なるため、1s2pz1P励起状態の場合に比べて、ポピュレーション移動が少ないことが分かった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画であった数値計算コードの改良を終えた上、さらに、ヘリウム原子のイオン化のシミュレーションに着手し、新しい結果を得ることに成功したため。

今後の研究の推進方策

研究計画にそって、ヘリウム原子のイオン化のシミュレーションを引き続き進める。

次年度の研究費の使用計画

計算結果解析用のPCは、数値シミュレーションが本格化する次年度の購入が効率的であるためと、また、次年度の関連分野の国際学会から招待講演の依頼があったため。
計算結果解析用の高性能PCの購入、および国際学会における成果発表のための旅費

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Pulse-delay effects in the angular distribution of near-threshold EUV + IR two-photon ionization of Ne2014

    • 著者名/発表者名
      S. Mondal, H. Fukuzawa, K. Motomura, T. Tachibana, ..., K. L. Ishikawa et al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. A

      巻: 89 ページ: 013415-1~6

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.89.013415

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoelectron angular distributions in infrared one-photon and two-photon ionization of FEL-pumped Rydberg states of helium2013

    • 著者名/発表者名
      S. Mondal, H. Fukuzawa, K. Motomura, T. Tachibana, ..., K. L. Ishikawa et al.
    • 雑誌名

      J. Phys. B

      巻: 46 ページ: 205601-1~7

    • DOI

      10.1088/0953-4075/46/20/205601

    • 査読あり
  • [学会発表] 励起ヘリウム原子の内核電離のボーム経路解析2014

    • 著者名/発表者名
      澤田亮人、佐藤健、石川顕一
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス、神奈川県平塚市
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 強光子場によるレア・イベント制御に向けた、多電子ダイナミクスの第一原理計算2014

    • 著者名/発表者名
      石川顕一
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス、神奈川県平塚市
    • 年月日
      20140327-20140330
    • 招待講演
  • [学会発表] Multielectron Dynamics in Intense Laser Fields2014

    • 著者名/発表者名
      K. L. Ishikawa
    • 学会等名
      International Workshop on Theory for Attosecond Quantum Dynamics (IWTAQD) 10
    • 発表場所
      The University of Electro-Communications, Tokyo, Japan
    • 年月日
      20140124-20140124
    • 招待講演
  • [学会発表] 強レーザー場中の多電子ダイナミクスの第一原理シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      石川顕一、佐藤健、澤田亮人
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第34回年次大会シンポジウム: 新しいコンセプトに基づく時短パルスレーザー
    • 発表場所
      北九州国際会議場、福岡県北九州市
    • 年月日
      20140120-20140122
    • 招待講演
  • [学会発表] 高強度超短パルスレーザー場中の多電子ダイナミクス2013

    • 著者名/発表者名
      石川顕一
    • 学会等名
      HPCI戦略プログラム分野2x分野5異分野交流研究会
    • 発表場所
      自然科学研究機構分子科学研究所、愛知県岡崎市
    • 年月日
      20131113-20131114
    • 招待講演
  • [学会発表] 励起ヘリウム原子の内殻電離におけるアト秒電子相関とノックアップ現象 (II)2013

    • 著者名/発表者名
      石川 顕一, Suren Sukiasyan, Misha Ivanov
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス、京都府
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] Attosecond and Femtosecond Photoionization Dynamics of He2013

    • 著者名/発表者名
      K. L. Ishikawa
    • 学会等名
      Intense field, Short Wavelength Atomic and Molecular Processes-2 (ISWAMP 2013)
    • 発表場所
      Grand Metropark Hotel, Xi'an, China
    • 年月日
      20130720-20130722
    • 招待講演
  • [学会発表] Correlation-driven electron dynamics in attosecond photoionization of helium2013

    • 著者名/発表者名
      K. L. Ishikawa et al.
    • 学会等名
      4th International Conference on Attosecond Physics (ATTO2013)
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      20130708-20130712
  • [学会発表] Correlation-Driven Electron Dynamics in Attosecond Photoionization of Helium2013

    • 著者名/発表者名
      K. L. Ishikawa et al.
    • 学会等名
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR) 2013
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • 年月日
      20130630-20130704
  • [学会発表] Two-photon ionization by femtosecond laser pulses2013

    • 著者名/発表者名
      K. L. Ishikawa
    • 学会等名
      International Workshop on Theory for Attosecond Quantum Dynamics (IWTAQD) 9
    • 発表場所
      University of Electro-Communication, Tokyo, Japan
    • 年月日
      20130620-20130620
    • 招待講演
  • [備考] 論文リスト

    • URL

      http://ishiken.free.fr/publication.html

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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