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Ionization and bound-state relativistic quantum dynamics in laser-driven multiply charged ions

Hetzheim, Henrik

German Title: Ionisation und gebundene relativistische Quantendynamik in lasergetriebenen mehrfach geladenen Ionen

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Abstract

Die Wechselwirkung von ultra-starken Laserfeldern mit mehrfach geladenen wasserstoffartigen Ionen lässt sich zum einen in die Ionisationsdynamik und zum anderen in die gebundene Dynamik unterteilen. Beide Bereiche werden numerisch mittels der Diracgleichung in zwei Dimensionen und der klassisch relativistischen Monte-Carlo Simulation untersucht. Zum Besseren Verständnis der zugrunde liegenden höchst nichtlinearen physikalischen Prozesse wird die Entwicklung von wohldefinierten ultra-starken Laserfeldern weiter vorangetrieben, die bestens geeignet sind um z.B. Magnetfeldeffekte des Laserfeldes zu studieren, welche eine zusätzliche Bewegung des Elektrons in die Laserpropagationsrichtung bewirken. Eine neue Methode zur sensitiven Bestimmung dieser ultra-starker Laserintensitäten vom optischen Frequenzbereich über den UV zum XUV Bereich wird in dieser Arbeit vorgestellt und angewendet. Im Bereich der gebundenen Dynamik ist die Bestimmung der Mehrphotonenübergangsmatrixelemente zwischen verschieden Zuständen mittels Rabi Oszillationen untersucht worden.

Translation of abstract (English)

The interaction of ultra-strong laser fields with multiply charged hydrogen-like ions can be distinguished in an ionization and a bound dynamics regime. Both are investigated by means of numerically solving the Dirac equation in two dimensions and by a classical relativistic Monte-Carlo simulation. For a better understanding of highly nonlinear physical processes the development of a well characterized ultra-intense relativistic laser field strength has been driven forward, capable of studying e.g. the magnetic field effects of the laser resulting in an additional electron motion in the laser propagation direction. A novel method to sensitively measure these ultra-strong laser intensities is developed and employed from the optical via the UV towards the XUV frequency regime. In the bound dynamics field, the determination of multiphoton transition matrixelements has been investigated between different bound states via Rabi oscillations.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Keitel, Prof. Dr. Christoph
Date of thesis defense: 14 January 2009
Date Deposited: 30 Jan 2009 10:23
Date: 2009
Faculties / Institutes: Service facilities > Max-Planck-Institute allgemein > MPI for Nuclear Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Ion, Laser
Uncontrolled Keywords: relativistische Quantendynamik , Intensitaetsmessung , mehrfach geladene Ionen , IonisationRelativistic quantum dynamics , intensity measurement , multiply charged ions, ionization
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