“多光子共振激发 诱导里德堡态的普适机制”

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里德堡态是指原子或分子中的某种电子在高能轨道上被激发的状态。 科学家们的研究表明，里德堡态的原子和分子对外界的影响非常敏感，如磁场和碰撞，具有容易与微波辐射发生作用的独特之处。 这是因为它涉及到光学物理等行业的各种实验。

最近，华东师范大学精密光谱科学与技术国家要点实验室吴健教授团队在超高速激光制导里德堡状态激励研究行业取得了重要进展。 他们利用飞秒强激光和分子相互作用生成里德堡原子，结合电子原子核相关能谱技术，指出多光子共振激发是强激光诱导里德堡态发生的普遍机制。 研究结果发表在最新一期《自然通信》上。

高激发的中性里德堡态原子的混乱

在超高速激光的作用下，原子或分子内的束缚电子从光场吸收光子能量并电离。 根据激光强度，电子的超高速电离可以理解为多光子电离或量子隧道机制。 近年来发现，在强激光场的作用下，电子有一定几率不电离而被困在里德堡状态，形成稳定的中性里德堡原子分子。

作为产生里德堡原子分子的重要手段之一，强激光诱导里德堡态激发在中性原子加速、近阈值谐波发生、低能光电子谱结构发生以及多光子拉比振荡等强场物理现象中有着重要的应用。 经过不断的科学探索，研究人员提出，强激光诱导里德堡态激发的物理机制类似于原子分子电离机制，可以用多光子共振激发或挫折量子隧道成像解释。

小组成员告诉科技日报记者，年初发现强激光场中产生的中性里德堡原子可以像带电粒子一样被检测出来。 但是，分析数据表明，中性先导堡原子的原子核能谱出现了奇怪的尖锐的峰结构，这与先前研究中提出的预测结果不同。

在此后的很长一段时间里，研究小组希望提高测量的精度和分辨率，测试不同物理条件下里德堡态的激发过程，了解里德堡态激发背后真正的普适物理机制。 经过无数次的实验和讨论，吴健教授团队最终发现，如果把电子和原子核联系起来考虑，所有的问题都解决了。

电子原子核相关效应激发新通道

基于迄今为止迅速发展的中性里德堡原子探测技术，吴健教授团队提出利用紫外飞秒强激光脉冲与氢分子的相互作用，开展了强激光诱导里德堡态激发过程的实验探索。 实验表明了多光子共振激发在强激光诱导引线堡态产生的普适机制。

实验结果表明，里德堡态多光子共振激发时的核间距小于共振增强电离发生时的核间距。 另外，由于斯塔克位移效应的影响，里德堡状态发生共振激励的地方的核间距离的大小随着激光强度的增加而变大。 这种变化会影响电子和离解原子核之间的分配比，引起里德堡原子能谱结构随光强的变化。 光强度达到一定强度后，氢分子的双离子通道和里德堡原子激发通道的离解原子核能谱变得非常相似。

这一现象表明，多光子共振激发机制作为强激光诱导里德堡态发生的普遍机制，很好地解释了挫折隧道电离理论的预测结果。 该研究揭示了分子内电子原子核相关效应在里德堡原子产生过程中的重要性，大大加深了对强烈激光诱导里德堡态激发这一基本物理行为的认识，为强场里德堡原子分子激发的相干控制提供了新的途径和新思路。