Processi fisici nel dominio degli attosecondi

Scopo del progetto è lo sviluppo e l'applicazione di tecniche allo stato dell'arte per la generazione di impulsi ad attosecondi e a femtosecondi nella regione spettrale dell'ultravioletto estremo, mediante generazione di armoniche di ordine elevato in gas con impulsi laser ultrabrevi. Una tecnica molto efficace per la generazione di impulsi singoli ad attosecondi si basa sull'impiego di impulsi laser comprendenti pochi cicli ottici. Tali impulsi possono essere ottenuti utilizzando la tecnica di compressione della fibra cava, sviluppata dall'unità di ricerca di Milano nel 1996. Un parametro chiave, che caratterizza il campo elettrico di un impulso di luce da pochi cicli ottici e che influenza in modo significativo i processi di interazione materia-luce di alta intensità, è la fase della portante rispetto all'inviluppo dell'impulso (che nel seguito chiameremo "fase assoluta" dell'impulso). E' stato dimostrato che la generazione di impulsi singoli ad attosecondi richiede la stabilizzazione della fase assoluta degli impulsi di eccitazione. Sulla base di queste considerazioni, gli obiettivi specifici del progetto sono i seguenti: 1. Generazione di impulsi di durata inferiore a 10 fs, di alta potenza di picco, con fase assoluta stabilizzata; 2. Controllo ottimale dei processi nonlineari che portano alla generazione di armoniche di ordine elevato, per incrementare l'efficienza di generazione; l'obiettivo è la realizzazione di una sorgente "table-top" di radiazione XUV ad alta brillanza, che possa essere utilizzata per varie applicazioni, particolarmente nel campo della fisica atomica; 3. Misura di impulsi ad attosecondi con tecniche di cross-correlazione; 4. Applicazioni degli impulsi XUV ad atto- e femtosecondi nel campo della fisica atomica e dello stato solido. Si pone in risalto il fatto che il progetto proposto rappresenta il primo progetto nazionale nel settore dell'attofisica in Italia. Esso si basa sulla stretta collaborazione fra gruppi di ricerca con diverse specializzazioni. Tutta l'attività sperimentale svolta nell'ambito del progetto sarà condotta nei laboratori del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano. Ciascun gruppo contribuirà al progetto come descritto nel seguito: - Per l'interazione ad alta intensità luce-materia, il progetto si baserà sulla leadership acquisita dal gruppo di Milano nel settore della generazione di impulsi ultrabrevi con alta potenza di picco. Per la generazione e la caratterizzazione degli impulsi ad attosecondi il progetto utilizzerà il setup sperimentale per la generazione di armoniche di ordine elevato in funzione presso il Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano; - Per quanto riguarda la strumentazione per la diagnostica e l'ottimizzazione della radiazione XUV, il progetto si baserà sulla solida esperienza del gruppo di ricerca di Padova nel campo della spettroscopia VUV/XUV; - Per quanto riguarda la strumentazione per la diagnostica degli elettroni, essenziale per la tecnica di cross-correlazione utilizzata per la caratterizzazione degli impulsi XUV (con durate fino alla regione degli attosecondi), il progetto si baserà sull'esperienza del gruppo di ricerca di Napoli nel settore della rivelazione di elettroni e ioni generati in processi di interazione radiazione-materia ad alta intensità ed in esperimenti di impatto elettronico; - Per quanto riguarda l'indagine teorica dei processi di campo forte coinvolti nella generazione di impulsi ad attosecondi, e lo sviluppo di modelli numerici complessi, il progetto trarrà beneficio dalla notevole esperienza dei tre gruppi di ricerca in questo campo. L'attivazione di questo progetto è giustificata anche dal notevole interesse scientifico e tecnologico dei temi proposti, come dimostrato dal sempre crescente interesse della comunità scientifica internazionale nel settore dell'attofisica.