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Projekt
"Attoclock-Rabbitt" - Bizirkulare Felder als Zugang zu richtungsabhängigen Photoionistionszeiten in Molekülen
Antragsteller
Professor Dr. Reinhard Dörner
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2018 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411646277
In diesem Projekt schlagen wir vor “tailored light fields” auf eine neuartige Weise zu nutzen um eine scheinbar einfache Frage zu beantworten: Hängt die Zeit die eine Multiphotonenionisation in einem Molekül benötigt von der Richtung ab in die das Elektron aus dem Molekül emittiert wird? Um ein Beispiel zu geben: Dauert die Emission eines Photoelektrons aus CO länger wenn das Elektron in Richtung des Kohlenstoffs oder in Richtung des Sauerstoffs emittiert wird? Die erwarteten Zeitunterschiede liegen auf der Attosekunden Zeitskala. In der Quantenmechanik manifestieren sich Zeitunterschiede als Phasenunterschiede. Daher verlangt die Beantwortung unserer Frage die Messung von Phasen von Elektronenwellenpaketen relativ zur Molekülachse. Um diese Wellenfunktionsphasen zu messen, schlagen wir ein „Attoclock-RABBITT“ Schema vor. Damit lässt sich, wie wir in dem Antrag zeigen, die Messung von Ionisationszeiten mit einem COLTRIMS Reaktionsmikroskop realisieren. Darin messen wir die Elektronen in Koinzidenz mit der Richtung der Molekülfragmentation und erhalten damit die gesuchte Zeitinformation im molekülfesten Koordinatensystem.In der vorgeschlagenen „Attoclock-RABBITT“ Konfiguration mischen wir ein starkes zirkular polarisiertes 400nm Laserfeld mit einem schwachen, gleichsinnig rotierenden zirkularpolarisierten 800nm Feld. Diese speziellen Felder bilden die Phasendifferenz der beiden Lichtwellen auf den Emissionswinkel des Elektrons im Laborsystem ab. Das 800nm Feld erzeugt die aus der schon bewährten RABBITT Technik gekannten Seitenbänder, aus deren Intensitätsmodulation als Funktion des Winkels man die Emissionszeiten erhält. Wir werden diese Technik zunächst an atomarem Wasserstoff erproben. Hier ist die exakte theoretische Modellierung möglich. Danach suchen wir nach den wichtigsten bisher von der Theorie vorhergesagten molekularen Effekten die die Ionisationszeiten beeinflussen. An Ne2 werden wir versuchen, die Divergenz dieser Dauer in der Nähe von Cohen/Fano-Interferenzen nachzuweisen. Mit H2 untersuchen wir das einzige Molekül, das heute theoretisch ohne Näherungen behandelt werden kann. Bei CO suchen wir nach Asymmetrien der Emissionszeiten und nach dem Einfluss einer Shaperesonanz. An CF4 werden wir untersuchen in wieweit sich unsere Technik auf größere Moleküle übertragen lässt.Das Projekt betrifft die zentrale Thematik von QUTIF. In der ersten Förderperiode wurden die hier verwenden Feldkonfigurationen in mehreren Projekten bearbeitet. Dies hat eine breite Basis an theoretischen Arbeiten mit diesen Feldern geschaffen. Auf der experimentellen Seite haben wir in der ersten Förderperiode insbesondere die optischen Techniken zur Kontrolle dieser Felder perfektioniert. Ohne diese umfangreiche Erfahrung im Rahmen von QUTIF wäre es nicht möglich, mit dem jetzigen Projekt den geplanten Schritt in Richtung Anwendung der „tailored light fields“ zu gehen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
