Нелинейные эффекты взаимодействия интенсивного ВУФ-импульса с атомными мишенями, находящимися в сильном ИК-поле

Настоящий проект посвящен исследованию нелинейных эффектов, возникающих в результате взаимодействия атомной мишени с интенсивным инфракрасным (ИК) полем и аттосекундным импульсом с несущей частотой в вакуумном ультрафиолете (ВУФ). Основные задачи проекта сфокусированы на наиболее активно исследуемых явлениях физики взаимодействия интенсивных лазерных полей с веществом а именно, на нелинейной ионизации и генерации гармоник. Цель настоящего проекта заключается в развитии комплексного теоретического подхода к описанию совместного воздействия сверхкоротких импульсов ИК и ВУФ диапазонов на атомную систему и новых методов ВУФ-спектроскопии и аттосекундной метрологии, основанных на лазерно-индуцируемых явлениях. Развиваемый комплексный теоретический подход включает в себя как развитие новых аналитических методов описания нелинейных эффектов в двухкомпонентных полях с существенно различными частотно-временными характеристиками, так и развитие новых численных алгоритмов для моделирования нелинейных процессов в таких полях с использованием суперкомпьютеров. Актуальность научного исследования определяется возможностью современных лазерных установок генерировать интенсивные, сверхкороткие импульсы в широком диапазоне несущих частот, взаимодействие которых с атомными мишенями приводит к возникновению ряда новых нелинейных эффектов, требующих последовательного теоретического описания как с целью развития фундаментальной теории взаимодействия излучения с веществом, так и для интерпретации существующих экспериментальных данных. В рамках проекта формулируется ряд новых задач физики нелинейного взаимодействия лазерного излучения с веществом - это исследования генерации низших гармоник широкополосного ВУФ-импульса атомной системой, помещенной в интенсивное ИК-поле, и надпороговой ионизации ИК-полем, стимулированной сверхкоротким аттосекундным импульсом. Научная новизна проекта состоит как в формулировке и решении новых задач физики взаимодействия интенсивного лазерного излучения с веществом, так и в теоретических методах и подходах, развиваемых для их решения. Развиваемые аналитические методы основываются на недавно предложенной авторами проекта адиабатической теории, а также нестационарной теории возмущений для учета воздействия ВУФ-импульса на атомную систему. Используемый комплексный подход позволит аккуратно учесть как эффекты от интенсивного, но медленно меняющегося ИК-поля, так и влияние быстро меняющего и короткого ВУФ-импульса. Более того, данный подход позволит развить формальную нестационарную теорию возмущений по ВУФ-полю в присутствии интенсивного (непертурбативного) ИК-поля. В проекте уделяется особое внимание численному моделированию атомных фотопроцессов с учетом многоэлектронной динамики в рамках метода функционала плотности. Данный подход позволяет выйти за рамки одноэлектронного приближения, во многих случаях не применимого при описании взаимодействия ВУФ-импульсов с многоэлектронными атомными системами. Теоретико-прикладная часть проекта направлена на создание новых принципов и методов в спектроскопии нелинейных восприимчивостей и в определении амплитуд столкновительных процессов в малоизученном ВУФ-диапазоне, основанных на анализе спектров надпороговой ионизации и генерации высоких гармоник, а также на разработку новых оптических методов восстановления волновой формы аттосекундного импульса, основанных на нелинейном отклике атомной системы на интенсивное лазерное излучение.