Nowe spojrzenie na interakcje wieloelektronowe
Fizyka attosekundowa otworzyła drzwi do obserwacji w czasie rzeczywistym i kontroli w dziedzinie czasu dynamiki elektronów w skali atomowej. Badanie korelacji elektronowych — interakcji między elektronami — poprzez ultrakrótkie impulsy laserowe doskonale sprawdza się w metodach kwantowych i klasycznych. Wyniki uzyskane przy użyciu obu strategii można porównać z aktualnymi wynikami doświadczalnymi. Uczestnicy finansowanego przez UE projektu TRANS-MI (Transition states for multielectron ionization phenomena) zbudowali zunifikowane podstawy teoretyczne, analogiczne do teorii stanu przejściowego reakcji chemicznej. Prace pozwoliły lepiej zrozumieć rolę oddziaływań elektron-elektron w fizyce lasera pół silnych. Przy narażeniu na intensywne pola elektromagnetyczne atomy i molekuły podlegają wielokrotnym jonizacjom. Mechanizm skorelowanej emisji jest z związany z procesem ponownych zderzeń. Wpierw elektron ulega jonizacji poprzez działanie pola. Następnie, poprzez odwrócenie kierunku tego pola, jest on kierowany z powrotem do rdzenia, zderza się z kolejnym elektronem i wyzwala w ten sposób emisję skorelowaną. Nazywa się to również niesekwencyjną jonizacją podwójną (NSDI). Zespół TRANS-MI z powodzeniem odkrył dynamiczny mechanizm ponownego zderzania elektronów, który opisuje wymianę energii między laserem a atomem lub cząsteczką. Po raz pierwszy udowodniono, że struktury przestrzeni fazowych mogą generować wysoce skorelowaną NSDI i zwiększono tym samym wiedzę na temat procesu ponownego zderzenia. Przyszłe prace pomogą powiązać to odkrycie z badaniami na polu matematyki stosowanej oraz mechaniki ciał niebieskich. Skupiono się również na badaniu wpływu różnych środowisk na reaktywność chemiczną struktur przestrzeni fazowych. Korzystając z sukcesu wcześniejszego badania nad tajemniczym zjawiskiem zwanym obrotem Kramera, podczas którego zajmowano się związkiem między siłami tarcia cząsteczek a gęstością gorącej łaźni, naukowcy zyskali nowe spojrzenie na reakcje małych cząsteczek wieloatomowych w gorącej łaźni wszystkich atomów. Zespół odkrył również związek między stabilnością stanu przejściowego reakcji chemicznych a ich szybkością. Na tej podstawie stworzono zaawansowaną metodę obliczeniową, która ułatwia obliczanie szybkości reakcji cząsteczek. Eliminuje to potrzebę obliczania milionów ścieżek reakcji, czego wymagają inne schematy obliczeniowe. Metody projektu TRANS-MI zmniejszają złożoność badań chaotycznych oddziaływań elektronów w atomach i molekułach, cechujących się wieloma stopniami swobody. Ponadto wyjaśnienie, jak molekuły oddziałują ze środowiskiem, umożliwia naukowcom selektywną kontrolę reakcji chemicznych i pozbycie się niepożądanych produktów ubocznych.
Słowa kluczowe
Oddziaływania wieloelektronowe, oddziaływania laser-materia, korelacja elektronowa, TRANS-MI, reakcje chemiczne
