Μικροσκοπία Φωτοϊονισμού Στο Άτομο Του Μαγνησίου

Abstract

Η μικροσκοπία φωτοϊονισμού (ΜΦ) είναι μια από τις λίγες τον αριθμό τεχνικές οι οποίες στοχεύουν στην απευθείας καταγραφή του τετραγωνισμένου μέτρου της ηλεκτρονιακής κυματοσυνάρτησης (πυκνότητα πιθανότητας). Πιο συγκεκριμένα η ΜΦ είναι μια απεικονιστική τεχνική που επιτρέπει την καταγραφή της ροής του ηλεκτρονιακού ρεύματος, το οποίο εκπέμπεται κατά την διαδικασία φωτοϊονισμού ουδετέρων ατόμων, υπό την παρουσία στατικού και ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου. Στην παρούσα εργασία η ΜΦ εφαρμόζεται στο άτομο του μαγνησίου, το οποίο ιονίζεται μέσω ενός διφωτονικού σχήματος διέγερσης ξεκινώντας από την βασική του κατάσταση. Τα πειραματικά δεδομένα υποστηρίζονται από υπολογισμούς στο άτομο του υδρογόνου, ενώ η μελέτη χωρίζεται σε τρεις επιμέρους άξονες: (i) Ο πρώτος άξονας αφορά στην καταγραφή και τον χαρακτηρισμό συντονιστικών καταστάσεων του μαγνησίου στην ενεργειακή περιοχή ακριβώς επάνω από την ενέργεια σαγματικού σημείου. Έτσι το μαγνήσιο αποτελεί το μεγαλύτερο άτομο για το οποίο έχει γίνει η παρατήρηση συντονιστικών χαρακτηριστικών. Παρ’ όλα αυτά τα χαρακτηριστικά αυτά βρέθηκαν να είναι λιγότερο εμφανή σε σχέση με τα αποτελέσματα προηγούμενων μελετών σε μικρά άτομα (Z≤3). (ii) Όσον αφορά στον δεύτερο άξονα, δίνεται έμφαση στη λεπτομερή καταγραφή των (κυρίως μη-συντονιστικών) κατανομών την ορμής των φωτοηλεκτρονίων, στην διεύθυνση κάθετα στο στατικό ηλεκτρικό πεδίο. Στόχος είναι η εξερεύνηση των καθολικών (ανεξαρτήτως του ατόμου στόχου) πληροφοριών, που μπορούν να εξαχθούν από την ανάλυση των μοτίβων συμβολής. Με αυτό τον τρόπο αποδεικνύεται πως οι ταλαντώσεις έντασης στο κέντρο των εικόνων ΜΦ ως συνάρτηση της ενέργειας συνδέονται με την δυναμική των φωτοηλεκτρονίων.και τέλος (iii) Μελετώνται τα παρατηρούμενα φαινόμενα που εμφανίζονται στις εικόνες ΜΦ όταν το διάνυσμα της γραμμικής πόλωσης της δέσμης laser στρέφεται σε σχέση με την διεύθυνση του στατικού ηλεκτρικού πεδίου. Αποδεικνύεται πως, ξεκινώντας από την βασική κατάσταση του μαγνησίου με m=0, η διφωτονική απορρόφηση οδηγεί στη διέγερση τελικών καταστάσεων Stark με |m|=0,1,2. Αυτές οι καταστάσεις πολλαπλών τιμών του |m|, συμβάλουν μεταξύ τους με αποτέλεσμα οι εικόνες ΜΦ να παρουσιάζουν μια περίπλοκη ακτινική και γωνιακή κατανομή. Τέλος, αναφορικά με τα παραπάνω αποτελέσματα, συζητούνται οι προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι τεχνικές τομογραφικής ανακατασκευής σε πειράματα όπου εμπλέκονται αργά ηλεκτρόνια.