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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したり、フェムト秒極紫外自由電子レーザーの出現で、電子がイオン化するのにたどる経路について調べたりすることが可能になってきた。量子力学の基礎方程式にもとづいた第一原理計算によって、これらの過程を明らかにすることが、本研究の目的である。
本研究では、レーザー場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、空間グリッド上で数値的に厳密に解く。平成27年度は、2波長同時照射によるヘリウムのイオン化で放出される光電子の角度分布について研究した。
ヘリウム原子を極紫外領域の基本波とその2倍波の同時照射によってイオン化すると、基本波による2光子イオン化のチャンネルと倍波による1光子イオン化のチャンネルが干渉する。その結果、光電子角度分布は2波長間の相対位相に依存して振動する。この、光電子角度分布を計算するために必要な標識を導出することに成功し、具体的な計算に必要なパラメーターの値を第一原理計算によって求めた。
光電子角度分布の測定を、極紫外光の波長を変え、相対位相をスキャンしながら行えば、最近注目されている光電子放出のウィグナー遅延を実験的に求めることもできると期待される。また、相対位相が未知の場合には、理論計算と測定結果を比較することで、相対位相を求めることもできる。
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