Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
Program 2010-11
Dinámica de los electrones en campos láser fuertes: Hacer cine en attosegundos
Resumen de la conferencia por:

Jesús Santamaría Antonio
Doctor en Ciencias Químicas 1974 y Catedrático de Química Física desde 1983. Fue Secretario de la Real Sociedad Española de Química y ha sido Decano de la Facultad de Ciencias Químicas de la UCM (1998-2006) y Presidente de la Conferencia de Decanos de Química. Es miembro del Consejo Directivo del Laboratorio Europeo LENS de Florencia y Coordinador del Master Europeo Advanced Spectroscopy in Chemistry. Académico Numerario de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.
 
texto completo publicado de la conferencia (pdf - 1.08 mb.)

resumen

La aparición en los años 80 del láser de Ti:zafiro capaz de dar pulsos muy intensos de femtosegundo y la técnica de amplificación modulada en fase CPA, han convertido este campo en uno de los más atractivos de la Ciencia Atómico-molecular y Óptica. Cuando un láser de alta potencia (>1014Wcm-2) se focaliza sobre un gas molecular, el campo electromagnético es de similar magnitud al coulombiano, que une los electrones a los núcleos, lo cual provoca varios fenómenos altamente no lineales.

El mecanismo sería: Primero la ionización túnel de los electrones, seguido del movimiento hacia afuera, hasta que el cambio de fase del láser los lanza de nuevo sobre el ión produciendo recolisión (elástica o inelástica), o recombinación con desprendimiento de radiación en XUV. Sin embargo, los fenómenos originados son muy complejos: 1. Ionización de electrones individuales por encima del umbral energético (ATI, 1979), que alcanzan una energía cinética en exceso del mínimo requerido, debido a la absorción de un gran número de fotones. 2. Ionización múltiple (MI, 1983) no secuencial de varios electrones absorbiendo también muchos fotones. 3. Fotoemisión, por recombinación electrón-ión, de radiación en forma de altos armónicos de la frecuencia láser (HHG, 1987) en XUV, formando pulsos de attosegundos (1as= 10-18 s).

El dispositivo experimental incluye un láser de Ti:zafiro de pulsos de fs, que se cruza con un jet pulsado del gas, siendo detectados y analizados los iones y electrones mediante técnicas de tiempo de vuelo e imagen, y los fotones (radiación XUV en attopulsos) mediante espectrómetros con red de difracción.

Como consecuencia de estos procesos de recolisión y recombinación pueden estudiarse:

a) La estructura atómica de iones y moléculas mediante difracción electrónica de sus propios paquetes de onda electrónicos.
b) La dinámica molecular de los fragmentos siguiendo la energía cinética de los mismos tras la explosión coulombiana y/o la evolución del paquete de ondas vibracional.
c) La estructura (orbitales) y dinámica (paquete de ondas) de los electrones tras la detección de armónicos o la interferencia de electrones.
d) La metrología de los pulsos de attosegundos mediante técnicas de estabilización de la fase envolvente del pulso (CEP), con vistas a estudiar en el futuro experimentos de bombeo y sonda con attopulsos de XUV, para seguir el movimiento de los electrones (efecto Auger, etc.) que es mucho más rápido que el de los núcleos.