Una nuova luce sulle interazioni multi-elettrone

La scienza degli attosecondi ha spianato la strada alle osservazioni in tempo reale e al controllo del dominio del tempo delle dinamiche degli elettroni su scala atomica. Lo studio della correlazione elettronica, vale a dire delle interazioni tra gli elettroni, attraverso impulsi laser ultracorti rappresenta uno strumento ideale ai fini dell’analisi sia dell’approccio classico, sia dell’approccio quantistico. I risultati ottenuti mediante l’utilizzo di entrambe le infrastrutture si prestano a essere messi a confronto con dati sperimentali aggiornati.

Ciononostante, il principale vantaggio dell’approssimazione classica alla meccanica quantistica consiste nello scaling a legge di potenza della rappresentazione della correlazione elettronica con le dimensioni del sistema. Partendo da queste basi, il progetto TRANS-MI (“Transition states for multielectron ionization phenomena”), finanziato dall’UE, tenta di osservare i processi atomici e molecolari nell’ambito di forti interazioni elettrone-elettrone mediante l’impiego di strumenti presi in prestito dalla dinamica non lineare e dalla fisica chimica. Nello specifico, i ricercatori si prefiggono l’obiettivo di creare un’infrastruttura analoga alla teoria degli stati di transizione per le reazioni chimiche, che dovrebbe garantire una maggiore comprensione del ruolo delle interazioni elettroniche sottoposte a impulsi laser ultracorti di forte intensità.

Gli scienziati hanno scoperto i processi responsabili della doppia ionizzazione non sequenziale guidata da ricollisione in presenza di un forte campo laser polarizzato circolarmente. Partendo dai risultati ottenuti, gli esperti hanno inoltre dimostrato che alcune importanti orbite periodiche che guidano il processo di ricollisione sono direttamente correlate alla generazione di armoniche di ordine elevato polarizzate circolarmente. Partendo dal presupposto che lo scenario tradizionale delle ricollisioni si basa su ipotesi contrastanti, gli scienziati ne hanno creato uno puramente classico, basato su una particolare orbita periodica che guida il processo di ricollisione.

Un’altra attività svolta nell’ambito del progetto consisteva nello studio delle dinamiche nello stato di transizione della reazione di scambio di idrogeno, che diventano sempre più caotiche con l’aumentare dei livelli di energia. Gli scienziati hanno scoperto che lo stato di transizione perde per poi riacquistare sorprendentemente la sua normale iperbolicità, giungendo dunque alla conclusione che le importanti strutture fase/spazio della teoria degli stati di transizione dovrebbero esistere in un ampio intervallo di energie sopra la soglia.

I membri dell’iniziativa TRANS-MI hanno organizzato workshop e sessioni di formazione su un’ampia gamma di argomenti allo scopo di offrire a una nuova generazione di ricercatori un bagaglio di conoscenze multidisciplinare. I risultati del progetto sono stati pubblicati su apposite riviste.