Strongly driven multielectron processes under X-ray radiation

Ισχυρά καθοδηγούμενες πολυηλεκτρονιακές διεργασίες υπό την επίδραση ακτινοβολίας ακτίνων-Χ

Μαρκέλλος, Δημήτριος

Νικολόπουλος, Γεώργιος

Λαμπρόπουλος, Παναγιώτης

Φλυτζάνης, Νικόλαος

Ζώτος, Ξενοφών

Η ανακάλυψη των λέιζερ ελεύθερων ηλεκτρονίων (FEL) και η ραγδαία ανάπτυξή τους, ειδικά στις εγκαταστάσεις του Αμβούργου στην Γερμανία, επανέφερε στο φως την φυσική της αλληλεπίδρασης ισχυρών πεδίων με άτομα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να σχεδιάζονται πειράματα για την καλύτερη κατανόηση και την εξήγηση πολλών οπτικών φαινομένων που ως επί το πλείστον είναι μη γραμμικής φύσεως. Εξάλλου ήδη στο παρελθόν έχει γίνει συστηματική θεωρητική προσπάθεια για την ανάπτυξη των κατάλληλων μαθηματικών εργαλείων και τελικώς την μελέτη τέτοιων αλληλεπιδράσεων. Δεν είναι μόνο το γεγονός ότι παράγεται ακτινοβολία που βρίσκεται στην περιοχή του υπεριώδους και των μαλακών ακτίνων-Χ αλλά επίσης και το ότι υλοποιούνται τεράστιες εντάσεις που αγκίζουν μεχρι και την τάξη των 1016 W/cm2 με δυνατότητα περαιτέρω ενίσχυσης στο μέλλον. Έτσι είναι εφικτό οι επιστήμονες να επέμβουν σε εσωτερικές στοιβάδες των ατόμων και να δημιουργήσουν τρύπες στην δομή τους οι οποίες γεμίζουν πολύ γρήγορα με διαδικασίες Auger. Στην παρακάτω εργασία ασχολούμαστε με τέτοιου είδους διαδικασίες στο ευγενές άτομο του Κρυπτού. Συγκεκριμένα με δύο διαφορετικές πηγές φωτός, μια FEL και μια στην περιοχή του υπερύθρου ή του ορατού, αρχικά διεγείρουμε ένα 3d ηλεκτρόνιο σε μια np κατάσταση και έπειτα το ιονίζουμε. Για την μαθηματική περιγραφή χρησιμοποιούμε τον φορμαλισμό της μήτρας πυκνότητας διότι θέλουμε να εξαγάγουμε τις τιμές για την ενεργειακή μετατόπιση των σταθμών λόγω της ύπαρξης του δεύτερου λέιζερ και για το πλάτος (το λεγόμενο FWHM) των προφίλ των Auger προϊόντων σε συνάρτηση με την ενέργεια των φωτονίων του FEL. Τέλος, στο δεύτερο μέρος της εργασίας ασχολούμαστε με το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικά επαγώμενης διαφάνειας μιας κατάστασης, το λεγόμενο φαινόμενο EIT (Electromagnetically induced transparency) το οποίο ανακαλύφθηκε απο τον Harris και τους συνεργάτες του το 1991 στο Stanford. Πάλι χρησιμοποιούμε τον ίδιο φορμαλισμό. Και για τα δύο προβλήματα λύνουμε συστήματα διαφορικών εξισώσεων αριθμητικά διότι δεν μπορεί να εξαχθεί μια αναλυτική και ακριβής μορφή των λύσεων λόγω πολυπλοκότητας. (EL)

In the past several theoretical papers were published about the interaction of atoms with photons in the spectral area between extreme UV and soft X-rays. Nowadays with the generation of the free-electron facilities, in particular in Hamburg experimentalists are able to implement ideal experiments with beams that have extremely high intensities. As a result the playground of atoms in strong fields comes to the forefront. Also, a theoretical scrutiny should take care of the fluctuations of the generated FEL pulses thus in general the modelling of such effects is needed. In the following work we are exploring the bi-chromatic interaction of an FEL and an IR or a visible laser with atomic Krypton. For the first part we are motivated from a recent paper (1) thus we generate more detailed theoretical results choosing freely the parameters needed such as the pulse durations or the intensities of the lasers. In order to explore the behavior of this atom we deal with the Auger decay, which is a decay mechanism similar to the auto-ionization. Also, it is necessary to work with the density matrix formalism as we want to calculate the profiles of resonances. In the second part, we examine if the electromagnetically induced transparency is observable under specific conditions and atomic structures of Krypton. It is a rather interesting phenomenon first observed by Harris and his co-workers around 1991. In both projects we solve numerically a few sets of differential equations which have not analytical solutions due to the intricate interplay of several nonlinearities. (EN)

text

Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

Πολυφωτονικές

Μη γραμμικές διαδικασίες

Ηλεκτρομαγνητικά επαγώμενη διαφάνεια

Strong coupling

Electromagnetic induced transparency

Multiphoton and Multielectron processes

Πανεπιστήμιο Κρήτης

E-Locus Ιδρυματικό Καταθετήριο

Elocus

Αγγλική γλώσσα

2013-11-15

000381535

http://elocus.lib.uoc.gr:443/dlib/0/e/5/metadata-dlib-1387280810-161560-15839.tkl

Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Φυσικής--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης