Vad handlar din avhandling om ?
- Den behandlar teoretisk utveckling och förståelse av fotojonisering, den process där atomer absorberar ljus och avger elektroner. Mer specifikt undersöker jag multifotonjonisering, där atomer avger elektroner efter att ha absorberat många fotoner från ljusfältet.
- Dessa utbrott kan vara så korta som några femtosekunder (kvadriljondelar av en sekund) eller till och med attosekunder (quintiljondelar av en sekund). I min avhandling undersöker jag främst ädelgasatomer, som helium eller neon, som exponeras för extremt ultraviolett ljus samtidigt som de påverkas av ett infrarött ljusfält. Det ultravioletta ljuset överför energi till atomerna, vilket får dem att avge elektroner. Samtidigt påverkar närvaron av det infraröda ljusfältet dynamiken i processen, antingen genom att påverka eller störa atomernas beteende.
- Genom att fördjupa mig i de teoretiska aspekterna av fotojonisering och studera atomernas respons på olika typer av ljus, vill jag bidra till att utveckla vår förståelse för de grundläggande interaktionerna mellan ljus och materia. Jag hoppas att min forskning kommer att ge nya insikter i de komplexa processer som äger rum på atomnivå när ljus interagerar med atomer och bidra till den generella kunskapsutvecklingen inom atomfysiken
Varför valde du detta specifika ämne?
- Eftersom det kombinerar teoretiskt arbete och datorsimuleringar, vilket passade bra med min bakgrund inom teknisk fysik med inriktning mot beräkningsvetenskap. Möjligheten att engagera mig i både analytiskt arbete och datormodellering var lockande för mig. Dessutom uppskattade jag de aktiva samarbetena mellan teori och experiment i Lund och den livliga globala gemenskapen kring detta ämne, vilket var en stor inspirationskälla under mitt avhandlingsarbete.
Vad är det viktigaste resultaten från din avhandling?
- I vår fjärde artikel undersökte vi periodisk populationsöverföring, känd som Rabi-oscillationer, mellan grundtillståndet och ett exciterat tillstånd i helium. Med hjälp av en frielektronlaser vid FERMI undersökte vi dessa dynamiker direkt i energidomänen. Till vår förvåning kunde vi observera att joniseringen sker från både det exciterade tillståndet och grundtillståndet i liknande utsträckning, vilket utmanar tidigare antaganden och öppnar upp nya vägar för forskningen inom området.
- Ett annat resultat är förutsägelsen av laserassisterad dynamisk interferens, vilket innebär att en elektron, som frigörs från en atom under inverkan av ett starkt infrarött fält, kan interferera med sig själv under två olika tidpunkter på grund av det infraröda fältets inverkan på de atomära potentialerna. Liknande interferens har sökts tidigare men då endast med hjälp av det ultravioletta fältet, men vi har funnit att det assisterande laserfältet är nödvändigt.
5. Vad ska du göra nu när du är klar med avhandlingen?
- Nu i närtid förbereds surface-metoderna för att släppas fria. Min nästa anställning kommer att handla om implementering av vetenskap i samhället, och jag är glad över att se hur förståelsen för fysiken inom attosekundsvetenskap växer och ser fram emot att se teknik formas baserat på denna kunskap.
6. Varför är det viktigt att forska?
- Vare sig den är tillämpad eller grundläggande, så utvidgar forskningen utvidgar våra idéer om vad som är möjligt, avslutar Mattias Bertolino.
Avhandling
Mattias Bertolino försvarade sin avhandling den 26 maj 2023. Den har titeln:
"Applications of time-dependent configuration-interaction singles for photoelectrons in attosecond and free-electron laser sciences"
Mattias Bertolinos avhandling finns att läsa i Lunds universitets forskningsportal.
Paper IV: S. Nandi et al., Observation of Rabi Dynamics with a Short-Wavelength Free-Electron Laser, Nature 608, 7923 (2022).
Länk till artikel IV på Natures engelskaspråkiga webbplats
Artikel VI: M. Bertolino, S. Carlström, J. Peschel, F. Zapata, E. Lindroth, and J. M. Dahlström, Thomas--Reiche--Kuhn Correction for Truncated Configuration-Interaction Spaces: Case of Laser-Assisted Dynamical Interference, Phys. Rev. A 106, 043108 (2022).