КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-42-04412
НазваниеВзаимодействие закрученного света с отдельными атомами и атомными ансамблями
Руководитель Карловец Дмитрий Валерьевич, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" , г Санкт-Петербург
Конкурс №43 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (DFG)
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-602 - Квантовая теория поля, квантовая механика
Ключевые слова атом, молекула, закрученный фотон, орбитальный момент импульса, спин, поляризация, рассеяние, ионизация, квантовая электродинамика, квантовая оптика, фазовый вортекс, топологический заряд
Код ГРНТИ29.05.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Предполагается исследование ряда электромагнитных процессов с элементарными частицами (прежде всего, с фотонами) в квантовых состояниях с орбитальным моментом импульса относительно оси распространения -- с так называемыми закрученными частицами. Если у обычных плосковолновых фотонов сохраняющимися квантовыми числами являются три проекции импульса и спиральность, то закрученные фотоны характеризуются другим набором квантовых чисел: продольный импульс, модуль поперечного импульса, спиральность и проекция полного момента импульса на направление движения. Такие фотоны созданы в ряде лабораторий и нашли применения в классической и квантовой оптике, микроскопии, невозмущающей диагностике, физике новых нано-материалов, в астрофизике, биологии и т.д. Они также предоставляют дополнительные возможности для получения новой информации о структуре атомов и об электромагнитном взаимодействии, в частности, в области сильных полей, характерных для ионов тяжёлых атомов. За 25 лет, прошедших от первых экспериментов с закрученными фотонами и от начала их использования, эта область исследований из красивого, но экзотического островка лазерной физики превратилась в обширное поле деятельности, охватывающее многие разделы атомной физики. Наиболее важными для данного проекта областями применения являются квантовая и классическая информация, оптические ловушки и исследования атомных систем на квантовом уровне.
Разработка новых областей применения закрученных фотонов, в особенности рентгеновского диапазона, затрудняется отсутствием последовательного квантово-электродинамического описания взаимодействия закрученных пучков с атомами, ионами, молекулами и атомными ансамблями. Разработке такой теории и её приложений в фундаментальных задачах атомной и молекулярной физики и посвящён данный проект. Мы планируем исследовать взаимодействие закрученного света как с одиночными атомами (ионами), захваченными в ионную ловушку, так и с атомными ансамблями и молекулами. Для одноатомного сценария особое внимание будет уделено переходам между связанными состояниями и ионизации в области квазистационарных (автоионизационных) состояний, правила отбора и вероятности которых могут быть эффективно изменены из-за наличия у закрученных фотонов орбитального момента импульса. Кроме того поглощение закрученного света позволит уменьшить световой (штарковский) сдвиг атомных состояний и, следовательно, может быть эффективным инструментом для управления запрещенными дипольными переходами в атомных часах. Для взаимодействия закрученного света с атомными ансамблями мы сосредоточимся, в частности, на эффекте Ханле в атомных парах и разработаем теорию фотоионизации молекул.
На сегодняшний день единственным российским центром, где ведутся экспериментальные исследования с использованием закрученных фотонов в ТГц диапазоне, является ИЯФ им. Будкера СО РАН (Новосибирск). Мы поддерживаем контакты с экспериментаторами, в частности, с экспериментальными группами в ИЯФ СО РАН и в Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Braunschweig, Germany). Мы собираемся формулировать наши результаты в виде, удобном для сравнения с имеющимися данными и будущими экспериментами.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Карловец Д.В., Сербо В.Г., Суржиков А.
Wave function of a photon produced in the resonant scattering of twisted light by relativistic ions
Physical Review A, Vol. 104, pp. 023101-1 -- 023101-8. (год публикации - 2021)
10.1103/PhysRevA.104.023101
2.
Сербо В.Г., Суржиков А., Волотка А.
Resonant Scattering of Plane-Wave and Twisted Photons at the Gamma Factory
Annalen der Physik, Vol. 2021, pp. 2100199 (1-14) (год публикации - 2021)
10.1002/andp.202100199
Публикации
1.
Карловец Д., Батурин С., Гелони Г., Сизых Г., Сербо В.
Generation of vortex particles via generalized measurements
European Physical Journal C, Том 82, Выпуск 11 (год публикации - 2022)
10.1140/epjc/s10052-022-10991-w
2.
Попова М., Киселев М., Бурков С., Грызлова Е., Грум- Грижмайло А.
Spectroscopic Peculiarities at Ionization of Excited 2p5(2PJf )3s[K]0,1,2 States of Ne: Cooper Minima and Autoionizing Resonances
Atoms (MDPI), Том 10, выпуск 102 (год публикации - 2022)
10.3390/atoms10040102
3. М.М. Попова, С.Н. Юдин, Е.В. Грызлова, М.Д. Киселев, А.Н. Грум-Гржимайло ATTOSECOND INTERFEROMETRY INVOLVING DISCRETE STATES Journal of Experimental and Theoretical Physics (год публикации - 2022)
4.
Д. Сергеева, Д Гараев, А. Тищенко
Polarized grating transition radiation from a 2D photonic crystal
Journal of the Optical Society of America B, Vol. 39, Issue 12, pp. 3275-3282 (год публикации - 2022)
10.1364/JOSAB.471124
Публикации
1.
Киселев М.Д., Грызлова Е.В., Грум-Гржимайло А.Н.
Angular distribution of photoelectrons generated in atomic ionization by twisted radiation
PHYSICAL REVIEW A, 108, 023117 (год публикации - 2023)
10.1103/PhysRevA.108.023117
2.
Гросман Д., Шеремет Н., Павлов И., Карловец Д.
Elastic scattering of Airy electron packets on atoms
PHYSICAL REVIEW A, 107, 062819 (год публикации - 2023)
10.1103/PhysRevA.107.062819
3.
Карловец Д.В., Батурин С.С., Гелони Дж., Сизых Г.К., Сербо В.Г.
Shifting physics of vortex particles to higher energies via quantum entanglement
EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 83:372 (год публикации - 2023)
10.1140/epjc/s10052-023-11529-4