Física del Attosegundo
1. Escalas temporales en procesos atómicos
Estimaciones de orbitas electrónicas: Radio de Bohr, períodos y velocidades. Transiciones de niveles energéticos y escalas temporales. Tiempos característicos de sistemas físicos.
2. Breve introducción a la Física del Láser
Origen histórico. Balance detallado. Teoría: Inversión de población y emisión estimulada. Medios de propagación. Láser de electrón libre. Evolución: Intensidad y duración del pulso. Barrera del femtosegundo.
3. Revisión de Electromagnetismo
Ecuaciones de Maxwell. Formalismos Lagrangiano y Hamiltoniano: Potenciales escalar y vector. Invariancia de gauge. Electrón clásico en un campo sinusoidal: Energía ponderomotriz y amplitud de oscilación. Electrón cuántico en un campo electromagnético: Estados de Volkov. Campo de radiación electromagnético clásico: Vector de Poynting y aproximación dipolar. Cuantización del campo electromagnético.
4. Sistemas de Unidades
Relación de unidades atómicas de Hartree con el SI y MKS. Unidades atómicas de masa, carga y longitud. Constantes de Planck y estructura fina. Unidades derivadas: Tiempo, frecuencia, potencial eléctrico, intensidad y energía.
5. Teoría de la Ionización atómica por encima del umbral: electrones directos
Condición de ionización. Ionización por encima de la barrera. Ionización por efecto túnel: Parámetro de Keldysh. Ionización multifotónica. Modelo semiclásico: Simple Man’s Model. Teoría de Keldysh-Faisal-Reiss: Primera aproximación de Born, aproximación de campo fuerte, aproximación de Coulomb-Volkov, aproximación de onda distorsionada Eikonal-Volkov. Solución analítica de la aproximación de campo fuerte: Modelo de Lewenstein. Espectro fotoelectrónico y distribución de momentos doble-diferencial. Interferencias inter- e intraciclo. Métodos cuasiclásicos: Trayectoria clásica Monte-Carlo.
6. Métodos numéricos y resultados
Solución numérica de la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo. Evolución temporal. Método pseudoespectral. Efecto cuántico de Zenón: Paradoja de Zenón. Resultados de ionización atómica por encima del umbral: Factor de asimetría, picos multifotónicos.
7. Efectos del potencial del ion remanente en fotoionización
Efectos pequeños del potencial en el espectro de energía de los fotoelectrones: corrimiento de energía en interferencia intraciclo y estructura cerca del umbral. Efectos del potencial del ion remanente en ionización de gases raros: Estructuras cerca del umbral y ley universal. Efectos fuertes del potencial en el espectro de energía de los fotoelectrones: Procesos de rescattering in fotoionización. Diferentes tipos de interferencia cuántica de los fotoelectrones: directos, indirectos y de rescattering. Holografía cuántica. Efectos Arco Iris y Gloria en la fotoionización atómica.
8. Generación de armónicos altos en fotoionización atómica
Introducción. Modelo de los tres pasos. Proceso de recaptura electrónica. Espectro de armónicos de alto orden. Consideraciones cuánticas. Modelo de Lewenstein. Cálculo exacto. Métodos de medición de la duración de los attopulsos: (I) Streaking de attosegundos. Comportamiento clásico. (II): RABBIT. (Reconstruction of Attosecond harmonic Beating By Interference of Two-photon transitions). Comportamiento cuántico (concepto interferométrico) de la técnica RABBIT.
9. Ionización por Pulsos Ultracortos asistidos por Láser
Aproximación de fotón blando. Modelo semiclásico. Aproximación de campo fuerte. Diferentes Regímenes: streaking y bandas laterales. Dualidad onda-partícula del fotoelectrón. Solución de la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo. Bandas laterales y modulaciones intraciclo.
10. Cronoscopía de attosegundos: Streaking
Operador tiempo en la mecánica cuántica. Operador tiempo en teoría de scattering: tiempo de Eisenbud-Wigner-Smith. Fotoionización como proceso de medio-scattering. Desarrollo en ondas parciales y phase-shifts. Retardos temporales en fotoionización con potenciales de corto alcance. Problema con potenciales de largo alcance. Potenciales coulombianos. Medición del efecto Auger.
11. Cronoscopía de attosegundos: RABBIT
Técnica RABBIT para medir los retardos temporales en la fotoionización atómica. Teoría perturbativa. Equivalencia entre los tiempos de streaking y RABBIT. Arreglo tradicional y alternativas a la técnica RABBIT.
12. Fotoionización de superficies por pulsos electromagnéticos ultracortos
Emisión fotoelectrónica de superficies aislantes. Aproximación Volkov de la superficie cristalina (CSV). Interacción de campos electromagnéticos con superficies metálicas. Modelo basado en estructura de bandas: (i) pulsos de alta frecuencia y (ii) pulsos de baja frecuencia.
