隧穿电离是强激光场与原子分子作用基本现象之一，是阿秒光产生和阿秒计量学等超快物理前沿研究的重要基础。近日，原子与分子物理研究所青年教师李孝开、王春成等人在激光诱导隧穿电子动力学研究中取得重要进展，发现量子隧穿中的库仑相互作用和经典连续态库仑聚焦效应共同决定阿秒角条纹的测量结果，从而导致了电子偏转角与隧穿电离时刻的一一对应关系的失效。
图1 阿秒角条纹中库仑聚焦效应示意图
阿秒角条纹技术是一种基于强场隧穿电离实现阿秒电子动力学实验探测的重要阿秒计量方法。阿秒角条纹测量的基本假设之一是隧穿电子偏转角与电离时刻的一一对应关系，但这一假设的普适性还有待验证。研究组与海南大学理论研究团队合作，利用能量分辨阿秒角条纹探测，结合改进的库仑修正强场近似理论计算方法，基于费曼路径积分和电子轨迹半经典统计分析追溯隧穿电子的初始时空分布。研究发现，由于电子隧穿及其之后传播中受库仑场影响，数十阿秒时间范围内隧穿电离电子发生相干叠加，由此决定了阿秒角条纹测量的最大产率角分布（如图1），而非由通常认为的激光电场峰值对应的单一时刻产生的隧穿电子所决定。该工作表明阿秒角条纹测量与量子隧穿产生的电子波包动量/能量统计分布密切关联，尤其是非绝热隧穿中的势垒下库仑作用能够进一步增强库仑聚焦效应，为探究势垒下经典禁戒区的隧穿动力学提供了新的途径。
该研究工作被国际著名学术刊物Light: Science & Application接收，于9月11日在线发表。吉林大学李孝开副教授、海南大学刘希望副教授为论文共同第一作者，吉林大学丁大军教授、王春成教授及海南大学杨玮枫教授、宋晓红教授为论文共同通讯作者。上述研究得到国家自然科学基金委资助。
全文链接: https://doi.org/10.1038/s41377-024-01600-4 (Light: Science & Application 13, 250 (2024))
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