Arbeitsgruppen
Manfred Lein

Manfred Leins Arbeitsgruppe

Die Arbeitsgruppe Lein forscht an Atomen und Molekülen in ultraschnellen externen Feldern, hauptsächlich im Bereich der starken Laserfelder, wo Störungstheorie nicht anwendbar ist. Die Kontrolle quantenmechanischer Dynamik auf der Femtosekunden- bis Attosekundenzeitskala und Ångström-Längenskala sind zwei wesentliche Aspekte unserer Arbeit.


Drei gute Gründe für die aktuelle Forschung zum Verhalten von Atomen und Molekülen in starken Lichtpulsen sind die folgenden.

i- Laserinduzierte Dynamik befolgt and offenbart die Gesetze der Quantenmechanik mit explizit zeitabhängigem Hamilton-Operator in einem Regime, wo zeitabhängige Störungsrechnung niedriger Ordnung nicht sinnvoll ist. Starkfelddynamik in Kombination mit Coulomb-wechselwirkenden Teilchen ist weiterhin eine Herausforderung für die theoretische Untersuchung and benötigt oft großen numerischen Aufwand. Zugleich können lasergetriebene Atome Verhalten zeigen, das näherungsweise aber nicht quantitativ genau mit Hilfe klassischer Mechanik erklärt werden kann. Dies führt in das interessante Regime, wo klassische und quantenmechanische Physik ineinander übergehen. Elektronen, die aus einem Atom durch Ionisation mit einem niedrigfrequenten und starken Feld befreit werden, fallen in diese Kategorie.

ii- Die Möglichkeit, das einfallende Feld durch Variation einer Vielzahl von Parametern wie Intensität, Wellenlänge, Pulsdauer, Carrier-Envelope-Phase, Polarisation, spektraler Zusammensetzung und Pulseinhüllender zu formen, erlaubt uns, mikroskopische Dynamik auf einer ultrakurzen Zeitskala zu kontrollieren. Ultimative Ziele der Quantenkontrolle sind die laserbasierte Steuerung chemischer Reaktionen und die gezielte Emission geladener Teilchen und kohärenter Strahlung.

Hohe Harmonische Hohe Harmonische Hohe Harmonische

iii- Laserbestrahlte Atome und Moleküle dienen als Quelle kohärenter hochfrequenter Strahlung mit Photonenenergien vom Ultravioletten bis in den Röntgenbereich. Dieser Konversionsprozess ist als Erzeugung hoher Harmonischer bekannt und ist die Basis für die Erzeugung von Attosekundenpulsen, d.h. kohärente Pulse mit einer Dauer unter einer Femtosekunde oder sogar unter 100 Attosekunden. Es ist bekannt, dass die Erzeugung hoher Harmonischer auf laser-getriebene Elektronen zurückzuführen ist, die weniger als eine optische Periode ungebunden sind, bevor sie in den gebundenen Ausgangszustand zurückkehren. Die Abhängigkeit der Exkursionszeit von der Photonenenergie eröffnet die Möglichkeit, die Dynamik des Systems auf einer Attosekundenzeitskala aus der beobachteten Strahlung zu extrahieren.