Forschung im HLRN-Verbund 2011

199Abbildung 1: Zeitabhängige Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte 〈ˆn e 〉(x, t) der vier Elektronen im Lithiumhydridmolekülbei Laseranregung im (X)UV-Wellenlängenbereich aus Quantenfeldtheoretischen Simulationen[3], links: ohne und rechts mit Elektron-Elektron-Korrelationen. Die rote Linie skizziert denzeitlichen Verlauf der Amplitude E 0 (t) ∝ E 0 cos(ωt) des Laserfeldes, E 0 = 2.0 × 10 16 W/cm −2 undω = 35.5eV. In beiden Fällen oszillert die Elektronendichte in nichttrivialer Weise im Laserfeld. Dabeikommt das Resultat der rechten Abbildung dem exakten Verhalten, welches bei Systemen mit vierElektronen noch berechenbar ist, relativ nahe. Eine Zeiteinheit entspricht jeweils 24 Attosekunden(24 × 10 −18 Sekunden), und eine Ortseinheit sind 0.0529 Nanometer (0.0529 × 10 −9 Meter).dungsabstand) erfolgt durch die anziehende Coulombkraft,während die Elektronen sich gegenseitigüber die Coulombkraft abstoßen und sichzusätzlich durch ihre quantenmechanische Natur(Pauliprinzip) beeinflussen.Vereinfacht könnte man erwarten, dass sich dieElektron-Elektron Wechselwirkung in der Vielteilchendynamikdadurch berücksichtigen lässt, dassjedes einzelne Elektron in klassischer Weise mitdem mittleren Feld (Mean-Field) in Wechselwirkungtritt, das durch die Aufenthaltswahrscheinlichkeitder anderen Elektronen erzeugt wird. Dies istjedoch eine sehr vereinfachte Vorstellung, die vieleProzesse nicht korrekt beschreibt. Sie erfordertdaher quantenstatistische Korrekturen: Es müssen1. Austauscheffekte berücksichtigt werden, diedurch das Pauli-Prinzip hervorgerufen werden, und2. sind Korrekturen, die als Elektron-Elektron Korrelationenbezeichnet werden, zu berücksichtigen.Der Vorteil unseres Zugangs liegt darin, dass dasPauli-Prinzip durch Anwenden der Quantenfeldtheorieintrinsisch eingebaut ist. Desweiteren lassensich Korrelationseffekte mit relativ einfachenNäherungen gut beschreiben. Dass Korrekturenaufgrund von Korrelationen bei Anregungsprozessenauf Attosekundenzeitskala wichtig sind, zeigtAbbildung 1.Mit diesen Resultaten haben wir die Grundlagegelegt für die theoretische Beschreibungvon Attosekundenprozessen in größeren Atomenund Molekülen. Der Erfolg dieser Untersuchungenist dabei in kritischer Weise abhängig von derVerfügbarkeit modernster Rechenkapazitäten, dieuns am HLRN dankenswerterweise zur Verfügungstehen.Mehr zum Thema1. F. Krausz and M. Ivanov, Rev. Mod. Phys. 81163 (2009)2. S. Bauch, K. Balzer and M. Bonitz, Europhys.Lett 91 53001 (2010)3. K. Balzer, S. Bauch and M. Bonitz, Phys. Rev. A81 022510 (2010); ibid. 82 033427 (2010)4. www.theo-physik.uni-kiel.de/˜bonitzFörderungDFG-Sonderforschungsbereich TR24; BMBF Verbundprojekt“Flash”Physik