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type: doctoralThesis
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creators_name: Yakaboylu, Enderalp
title: Relativistic features and time delay
of laser-induced tunnel-ionization
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adv_faculty: af-13
abstract: Tunnel-ionization is investigated in the framework of relativistic quantum mechanics.
For an arbitrary constant electromagnetic field a gauge invariant energy
operator is introduced in order to identify the classically forbidden region for
tunnel-ionization. Furthermore, relativistic features of tunnel-ionization are explored.
A one-dimensional intuitive picture predicts that the ionized electron wave
packet in the relativistic regime experiences a momentum shift along the laser’s
propagation direction. This is shown to be consistent with the well-known strong
field approximation. Furthermore, spin dynamics in tunnel-ionization process
is discussed in the standard as well as in the dressed strong field approximation.
Next, the tunneling time delay is investigated for tunnel-ionization by extending
the definition of the Wigner time delay. Later, this concept is redefined in terms of
the phase of the fixed energy propagator. The developed formalism is applied to
the deep-tunneling and the near-threshold-tunneling regimes. It is shown that in
the latter case signatures of the tunneling time delay can be measurable at remote
distance. Finally, the path-dependent formulation of gauge theory is discussed. It
is demonstrated that this equivalent formulation of gauge theory leads to a canonical
gauge fixing, in which the Feynman path integral becomes more intuitive and
the calculation of the quasiclassical propagator is considerably simplified
abstract_translated_text: Die Tunnelionisierung wird im Rahmen der relativistischen Quantenmechanik
untersucht. Dies geschieht, indem f¨ur ein beliebiges konstantes elektromagnetisches
Feld ein Energieoperator eingef¨uhrt wird, mit dessen Hilfe sich der klassisch
verbotene Bereich der Tunnelionisation identifizieren l¨asst. Außerdem werden die
relativistischen Signaturen der Tunnelionisation erforscht. Ein eindimensionales,
intuitives Bild sagt eine Verschiebung des Impulses entlang der Laserpropagationsrichtung
f¨ur das Wellenpaket des ionisierten Elektrons voraus. Es zeigt sich,
dass diese Beobachtung mit der etablierten Starkfeld-N¨aherung konsistent ist.
Dar¨uber hinaus wird die Spin-Dynamik w¨ahrend der Tunnelionisation sowohl
in der Standard- als auch in einer modifizierten Starkfeld-N¨aherung diskutiert.
Als N¨achstes wird die Zeitverzgerung w¨ahrend der Tunnelionisation mithilfe
einer erweiterten Definition der Wigner-Zeitverzgerung untersucht. Anschließend
wird dieses Konzept unter Bezug auf die Phase des Propagators zu fester Energie
umdefiniert. Der entwickelte Formalismus wird auf das tiefe Tunnelregime und
den schwellennahen Bereich angewendet. Es wird gezeigt, dass auch in großer
Entfernung in letzterem Fall Signaturen der durch den Tunnelprozess auftretenden
Zeitverzgerung noch messbar sind. Schließlich wird eine pfadabh¨angige
Formulierung der Eichtheorie diskutiert. Diese ¨aquivalente Formulierung der
Eichtheorie f¨uhrt zu einer kanonischen Eichung, in welcher das Feynman’sche
Pfadintegral besonders intuitiv erscheint und sich die Berechnung des quasiklassischen
Propagators stark vereinfacht.
abstract_translated_lang: ger
date: 2014
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00016346
ppn_swb: 1653423684
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-163465
date_accepted: 2014-02-06
advisor: HASH(0x556120b0d478)
language: eng
bibsort: YAKABOYLUERELATIVIST2014
full_text_status: public
place_of_pub: Heidelberg
citation:   Yakaboylu, Enderalp  (2014) Relativistic features and time delay of laser-induced tunnel-ionization.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/16346/1/diss_yakaboylu.pdf