W ostatnich latach obserwuje sie zainteresowanie procesem fotojonizacji atomów w silnych polach promieniowania. Badania w tym kierunku motywowane są pojawiającymi się możliwościami eksperymentalnymi związanymi z rozwojem laserów dużej mocy. Tradycyjny opis fotojonizacji opiera się na kwantowo-mechanicznym opisie atomu i traktowaniu promieniowania elektromagnetycznego jako zaburzenie. Funkcję falową atomu w polu promieniowania rozwija się wówczas w bazie funkcji własnych niezaburzonego układu. W przypadku wzbudzeń do poziomów rydbergowskich czy też do poziomów na tle widma ciągłego podejście takie jest jednak nieefektywne ze względu na rozmiar bazy i ilość funkcji falowych jakie trzeba uwzględnić w rachunku zaburzeń. W rezultacie podejście perturbacyjne jest zasadne jedynie w przypadku niewielkiego natężenia promieniowania. W silnym polu promieniowania dodatkowo znacząca zaczyna być fotojonizacja do kontinuum oraz efekty wielofotonowe.
W rezultacie, do opisu procesu fotojonizacji w silnych polach promieniowania niezbędne jest zastosowanie zaawansowanych metod opisu. Szereg podejść można znaleźć w literaturze (praca przeglądowa Eberly 1991 oraz Eberly 1992), przy czym jedną z bardziej obiecujących jest tzw. dynamika kwantowa, metoda numeryczna oparta o zależne od czasu równanie Schrodingera. Rozwijane od szeregu lat efektywne algorytmy całkowania zależnego od czasu równania Schrodingera pozwalają na wyznaczenie ewolucji funkcji falowej, a tym samym dostarczają pełnej informacji o ewolucji badanego układu w czasie (Truond et.al 1992, Bała 1995a, Bała 1995b).
Badając układ w polu promieniowania można w ten sposób uzyskać pełną informację o procesie fotojonizacji, wraz z uwzględnieniem skali czasowej procesu.
Jednowymiarowy model atomu stosowany w obliczeniach powinien być realistyczny, a jednocześnie na tyle prosty by umożliwić efektywny opis. Standardowy potencjał kulombowski, poprzez osobliwość w zerze zastępowany jest często przez różne potencjały efektywne, których asymptotyczne zachowanie powinno być analogiczne. W ramach niniejszego projektu zostanie wykorzystany potencjał w postaci skończonej studni potencjału oraz potencjał modelowy V(x)=1/sqrt(1+x²), badany wcześniej przez innych autorów (Javanainen 1988, Eberly 1992). Dzięki takiemu podejściu możliwe jest zbadanie dokładności stosowanych metod w przypadku fotojonizacji atomu o skończonej liczbie dyskretnych atomów (bez stanów rydbergowskich), a następnie porównanie z układem zawierającym nieskończoną liczbę stanów dyskretnych.
Numeryczne całkowanie zależnego od czasu równania Schrodingera odbywać się będzie w oparciu o rozwijane wcześniej algorytmy. Zastosowane zostanie aproksymacja operatora ewolucji czasowej wielomianami Czebyszewa. Należy podkreślić, że oprogramowanie to, już dostępne w ICM i HPC, jest dostosowane do architektury równoległej, a także zaawansowane są prace nad jego paralelizacją.
Zasadniczym celem projektu, obok zastosowania dostępnego oprogramowania do badania procesów fotojonizacji w silnych polach promieniowania, jest zbadanie wpływu kształtu impulsu promieniowania na obsadzenie stanu podstawowego i widmo fotoelektronu w czasie jonizacji (różne kształty obwiedni impulsu, impuls z modulowaną fazą, podwójny impuls). Gładko włączony impuls może być źródłem tak zwanej stabilizacji dynamicznej, która jest ciekawym i nadal żywo dyskutowanym zjawiskiem w tej dziedzinie (Su et. al 1996).
Literatura: