MAGYAR FIZIKAI FOLYÓIRAT - A MTA III. OSZTÁLYÁNAK FIZIKAI KÖZLEMÉNYEI 31. KÖTET (1983)
31. kötet / 1. sz. - BERGOU JÁNOS: Elektrodinamika lézerterekben
BERDOY JÁNOS a) A nehéz magok Coulomb-tere. Ebben az esetben a sorfejtési paraméter Za (Z а rendszám, а а finomszerkezeti állandó), melynek értéke ólom esetén 0,6. Ennél nehezebb magokon végbemenő folyamatok leírására nyilvánvalóan nem alkalmazható a Born-közelítés. Za 1 (Za 137) esetén pedig a vákuum instabillá válik a spontán párképződéssel szemben. Ma még azonban nyitott kérdés, létrehozhatók-e ilyen nehéz magok, melyek élettartama is elegendően hosszú ahhoz, hogy rajtuk kísérleteket lehessen végezni. b) Erős állandó mágneses terek. Az itt megjelenő sorfejtési paraméter BIBcr, m2c3 ahol Bcr , —1-~4,4-1013 Gauss. Bcr az a térerősség, amely egy Compton-hullámhossznyi úton éppen az elektron nyugalmi tömegével megegyező munkát végez (mc2). Az eddig ismert legerősebb mágneses tereket a pulzárok felületének közelében figyelték meg, Bcr értékétől azonban egy nagyságrenddel ezek is elmaradnak. Földi körülmények között lökéshullámok segítségével végzett mágneses fluxusösszenyomással 109—1010 Gauss érték érhető el. A B-Bcr értéktől azonban még ekkor is igen messze vagyunk. c) Lézerekkel előállított intenzív sugárzási terek. Mint azt majd látni fogjuk, az itt megjelenő alapvető csatolási paraméter a v2 mennyiség, ahol a a sugárzási teret leíró (klasszikusnak tekintett) vektorpotenciál amplitúdója. A ma elérhető legnagyobb lézerteljesítmények esetén a v2 paraméter értéke az egységet jelentősen meghaladhatja, v2~102—102 is elérhető. A fenti felsorolásból is kitűnik, hogy az erős elektromágneses terekben végbemenő folyamatok vizsgálatára legígéretesebbnek a nagyintenzitású lézerterekkel történő kölcsönhatások vizsgálata látszik. Valóban, az optikai frekvenciatartományban a 60-as években végbement gyors fejlődés — egyre nagyobb intenzitású, koherens fényforrások (lézerek) megjelenése — felkeltette az érdeklődést az intenzív sugárzási terekben végbemenő alapvető fizikai folyamatok iránt. Legalábbis elvben lehetővé vált ugyanis egész sor olyan új jelenség megfigyelése, melyek elegendően nagy intenzitású sugárzás és anyag kölcsönhatásánál lépnek fel. Melyek ezek a jelenségek? Az egyik jelenségkörbe tartozó effektusok képezik a nemlineáris optika tárgyát. Ezek az effektusok: felharmonikus keltés az optikai frekvencián, parametrikus kölcsönhatások, különböző indukált szórási folyamatok, önfókuszálás stb. Mindezen jelenségek közös jellegzetessége az, hogy végső soron a sugárzással kölcsönható közeg nemlineáris polarizációjának következtében lépnek fel és eközben a közeg halmazállapota nem változik (nincs párolgás, sugárkárosodás). Az elméleti leírásban ez úgy jelentkezik, hogy elegendő a makroszkopikus elektrodinamika keretein belül maradnunk (Maxwell-egyenletek), amit nemlineáris anyagi egyenletekkel egészítünk ki. Ugyanezen jelenségkörhöz sorolhatjuk a nemlineáris spektroszkópiát, melynek kifejlődése már a 70-es évekre esik. A nemlineáris spektroszkópia fő feladata az intenzív optikai terek abszorpciós spektrumának vizsgálata olyan körülmények között, amikor lényeges szerepet játszanak a többfotonos, illetve kaszkád elnyelési folyamatok, a telítődés és a nagyfrekvenciás Stark-effektus. Ide tartozik pl. a többfotonos ionizáció és a nemlineáris fotóeffektus, melyek kísérleti vizsgálatában a hazai kutatásoknak jelentős hagyományai vannak.