華東(dong) 師大精密光譜科學與(yu) 技術國家重點實驗室吳健團隊與(yu) 上海交通大學研究員何峰合作，利用飛秒強激光與(yu) 分子相互作用產(chan) 生裏德堡原子，並結合電子-原子核關(guan) 聯能譜技術，揭示了多光子共振激發是強激光誘導裏德堡態產(chan) 生的普適機製。相關(guan) 研究結果近日發表於(yu) 《自然—通訊》。

近年來，研究人員發現，在強激光場作用下，電子有一定的概率不被電離而被囚禁在裏德堡態，形成穩定的中性裏德堡原子分子。中性裏德堡原子分子在精密光譜與(yu) 精密測量、量子非線性光學、非平衡量子多體(ti) 動力學、量子計算與(yu) 量子信息等交叉研究前沿中有許多重要的應用。

氫氣分子作為(wei) 最簡單的兩(liang) 電子中性分子係統，在揭示分子基本動力學過程方麵扮演了十分重要的角色。吳健團隊利用紫外飛秒強激光脈衝(chong) 與(yu) 氫氣分子相互作用，開展強激光誘導裏德堡態激發過程的實驗探索。通過符合探測光電離解離產(chan) 生的離子H+、中性裏德堡原子H*和自由電子，並結合電子-原子核關(guan) 聯能譜技術，實驗揭示了多光子共振激發為(wei) 強激光誘導裏德堡態產(chan) 生的普適機製。

該論文第一作者張文斌介紹說，利用電子-核關(guan) 聯能量譜，強激光場作用下氫氣分子雙電離通道和裏德堡原子激發通道均可用三步過程很好的描述。實驗結果顯示，裏德堡態多光子共振激發時的核間距要小於(yu) 發生共振增強電離時的核間距。由於(yu) 斯塔克位移效應的影響，發生裏德堡態共振激發處的核間距大小隨著激光強度的增加而變大。這一變化將影響電子與(yu) 解離原子核之間的能量分配，從(cong) 而引起裏德堡原子的能譜結構隨光強的變化。當光強達到一定強度時，氫氣分子雙電離通道和裏德堡原子激發通道的解離原子核能譜變得非常相似。

“這一現象表明，多光子共振激發機製作為(wei) 強激光誘導裏德堡態產(chan) 生的普適機製，同樣可以很好的解釋受挫量子隧穿電離理論的預測結果。”吳健表示，該項研究揭示了分子內(nei) 電子-核關(guan) 聯效應在裏德堡原子產(chan) 生的過程中的重要性，極大深化了人們(men) 對強激光誘導裏德堡態激發這一基本物理行為(wei) 的認識，為(wei) 強場裏德堡原子分子激發的相幹調控提供了新方法和新思路。