Theoretical Investigation of Highly Charged Ions in Very Intense Light Fields

Diese Arbeit untersucht die Wechselwirkung wasserstoffähnlicher Ionen mit intensiven Laserfeldern, wobei der Fokus auf dem quasistatischen Regime liegt, in dem der Laserpuls sich langsam relativ zur Elektronenbewegung ändert. Um die komplexen relativistischen Dynamiken zu entschlüsseln, wird ein Rahmenwerk entwickelt, das numerische Lösungen der zeitunabhängigen Schrödinger- und Dirac-Gleichungen mit analytischen Modellen kombiniert. Eine zentrale Innovation ist die Einführung neuartiger Skalierungstechniken. Durch strategische Anpassung von Parametern in der Schrödinger-Gleichung reproduziert diese Methode erfolgreich Ergebnisse der vollrelativistischen Dirac-Gleichung bei deutlich reduziertem Rechenaufwand und ermöglicht so einen effizienten Zugang zu relativistischen Einsichten. Darüber hinaus unterstreicht die Forschung die kritische, doch oft vernachlässigte Rolle der Magnetfeldkomponente des Lasers. Für hochgeladene Ionen erweist sich der magnetische Wechselwirkungsterm als entscheidend, wobei sein Einfluss besonders bei niedrigeren Laserintensitäten ausgeprägt ist. Dieser Effekt wird durch ein halbklassisches Bild konkurrierender Kräfte erklärt. Abschließend wird gezeigt, dass die Einbeziehung räumlicher Variationen eines Laserfelds in zeitabhängige Simulationen die Überlebenswahrscheinlichkeit eines Heliumatoms in angeregten Zuständen erheblich verringert – ein Befund, der durch experimentelle Daten validiert wird.