Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Ատոմական և պլազմային որոշ երևույթների ուսումնասիրությունը հզոր լազերային դաշտերում

Ղազարյան, Արմենուհի Գևորգի (2015) Ատոմական և պլազմային որոշ երևույթների ուսումնասիրությունը հզոր լազերային դաշտերում. Doctor of Sciences thesis, ԵՊՀ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (1063Kb) | Preview

    Abstract

    Достижение за последнее десятилетие фемтосекундных лазерных источников релятивистских интенсивностей, а в последние годы -сверхкоротких импульсов (с длительностью меньшей периода волны) превышающие уже эти интенсивности, иницировало развитие релятивистской Нелинейной оптики. Начались всестороннее теоретическое и экспериментальное исследования разных релятивистских эффектов в лазеро-индуцированных процессах, в частности, надпороговой ионизации атомов (НПИ) с вынужденным тормозным рассеянием (ВТР) фотоэлектронов на атомном остове, генерации высших гармоник (ГВГ) - с целью создания когерентных источников коротковолнового излучения на атомных переходах через непрерывный спектр (один из возможных версий рентген-лазера на электронных переходах), не говоря уж о создании лазерной релятивистской плазмы твердотельных плотностей на тонких мишенях-нанопленок, с ожидаемым также лазерным нагревом управляемой плазмы до термоядерных температур. При многофотонной НПИ атомов энергетический спектр фото¬электронов представляет собой серию пиков, равноудаленных на величину энергии фотона, что выявляет важную роль ВТР испущенных атомами электронов на ионах атомного остатка. Теоретическое исследование этих процессов, требующее решение квантовых уравнений движения электрона в полях электростатического потенциала и ЭМ волны, в общем случае является трудной проблемой. С другой стороны, последовательные пики в энергетическом спектре фотоэлектрона сравнимы по величине, что приводит к серьезным противоречиям при применении теории возмущений для описания этого процесса. В рамках основного (вне рамок теории возмущений по полю) подхода – приближения Келдыша-Файзала-Риса пренебрегается процессом ВТР фотоэлектронов в поле атомного остатка. В дальнейших исследованиях в области применимости нерелятивистской теории был предпринят аналитический подход, позволяющий учесть ВТР фотоэлектрона при помощи факторизованной кулон-волковской волновой функции для конечного состояния фотоэлектрона, однако, основные попытки в этом направлении ограничены численными исследованиями. С другой стороны, в сильных электромагнитных (ЭМ) полях состояние электрона становится релятивистским независимо от его начальной энергии, и проблема НПИ атомов в современных интенсивных лазерных полях с учетом процесса ВТР фотоэлектрона требует релятивистского рассмотрения. Таким образом, описание конечного состояния фотоэлектрона с учетом ВТР на электростатическом потенциале ионизованного атома остается одной из основных проблем наиболее полного описания процесса НПИ в рамках релятивистской теории, что имеет особенно важное значение в связи с явлением стабилизации атомов в поле ЭМ излучения сверхатомных напряженностей. Աշխատանքը նվիրված է ատոմա-իոնական համակարգերում և պլազմայում հզոր լազերային դաշտերով ինդուկցված մի շարք կարևոր երևույթների ուսումնասիրությանը, որոնք ժամանակակից Ոչգծային օպտիկայի, Պլազմայի ֆիզիկայի համար հիմնարար նշանակություն ունեն: Դրանք են. գերհզոր լազերային դաշտերում ատոմների վերշեմային իոնիզացիան, բարձր կարգի հարմոնիկների գեներացիան, կամայական էլեկտրաստատիկ դաշտում էլեկտրոնների հարկադրական արգելակային ցրման ոչ-գծային պրոցեսների ուսումնասիրությունը դասական և քվանտային ռեյյատիվիստիկական տեսությունների շրջանակներում: Ստացվել են հետևյալ հիմնական արդյունքները. Ոչառաձգական ցրման քվանտային տեսության մեջ զարգացվել է նոր ընդհանրացված էյկոնալային մոտավորություն (ինչպես սկայյար, այնպես էլ սպինորային մասնիկների համար) կամայական տեսքի և գործողության շառավղով (կարճ և հեռահար ազդեցության) ցրող պոտենցիալային և ուժեղ էլեկտրամագնիսական ալիքի դաշտերում լիցքավորված մասնիկների փոխազդեցության պրոցեսում, որը թույլ է տալիս դուրս գալ հայտնի էյկոնալային մոտավորության կիրառելիության սահմանափակ տիրույթից: Ստացվել են Շրեդինգերի, Քլեյն-Գորդոնի և Դիրակի հավասարումների նոր մոտավոր լուծումներ սկալյար և սպինորային մասնիկների համար, որոնք նկարագրում են բազմաֆոտոն ազատ-ազատ անցումները կամայական տեսքի էլեկտրաստատիկ դաշտում հարկադրական արգելակային ցրման պրոցեսում, ինդուկցող ալիքի կամայականորեն մեծ ինտենսիվությունների դեպքում: Գտնվել են էլեկտրոնի հարկադրական արգելակային ցրման կտրվածքները կամայական տեսքի էլեկտրաստատիկ և էլիպտիկ բևեռացմամբ գերհզոր ճառագայթային դաշտերում ընդհանրացված էյկոնալային մոտավորությամբ, սպինային փոխազդեցության հաշվառմամբ: Ցույց է տրված, որ ռեյյատիվիստիկ էֆեկտները էական են արդեն ոչ մեծ ինտենսիվությունների դեպքում, այսինքն գոյություն ունեցող արդյունքները ոչ-ռեյյատիվիստիկ տեսության սահմաններում կիրառելի չեն: Զարգացվել է ջրածնանման ատոմների վերշեմային իոնիզացիայի ռելյատիվիստիկ տեսությունը գերհզոր ճառագայթային դաշտում, հաշվի առնելով ֆոտոէլեկտրոնի վերացրումը ատոմական-իոնային մնացորդի էլեկտրաստատիկ դաշտում, որի ներդրումը իոնիզացիայի հավանականության մեջ նույն կարգի է, ինչ ուղիղ անցման հավանականությունը ըստ հայտնի արդյունքների, նույնիսկ Բորնի մոտավորությամբ: This work is devoted to theoretical investigation of series of important processes and phenomena in atomic-ionic systems and plasma media induced by powerful laser fields, which have fundamental significance for contemporary Nonlinear Optics and Plasma Physics. These are the investigation of relativistic nonlinear processes in superstrong laser fields: Above Threshold Ionization (ATI), High Harmonic Generation (HHG), Stimulated Bremsstrahlung (SB) of electrons in arbitrary electrostatic field in the scope of relativistic classical and quantum theories. The following main results have been obtained: A new – Generalized Eikonal Approximation (GEA) in nonelastic quantum scattering theory (as non-relativistic, as well as in relativistic) is developed for scalar and spinor particles’ nonelastic scattering in the arbitrary electrostatic (with short- range and long-range effective radiuses) and strong radiation fields that allows to come out beyond the restriction of the common eikonal approximation. New approximate solutions of Schrodinger, Klein-Gordon and Dirac equations for scalar and spinor particles have been obtained which describe the multiphoton free-free transitions in the electrostatic field of arbitrary form in SB process, at the arbitrary high intensities of stimulating radiation field. The cross sections of SB in the fields of arbitrary electrostatic and superpower radiation fields of elliptic polarization in developed by us GEA approximation taking into account the spin interaction have been obtained. It is shown that the relativistic effects are essential already at the not so high intensities, i.e. the existing results in the scope of non relativistic theory are not applicable. The relativistic theory of ATI of hydrogen-like atoms in the superstrong laser radiation field is developed taking into account the photoelectron rescattering in the electrostatic field of the atomic-ionic remainder, the contribution of which in the ionization probability is of the same order that the probability of the direct transition according to known results even in the Born approximation.

    Item Type: Thesis (Doctor of Sciences)
    Additional Information: Ատոմական և պլազմային որոշ երևույթների ուսումնասիրությունը հզոր լազերային դաշտերում:
    Uncontrolled Keywords: Ղազարյան Արմենուհի Գևորգի
    Subjects: Physics
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 05 May 2017 14:42
    Last Modified: 05 May 2017 16:16
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/4609

    Actions (login required)

    View Item