Atomare und molekulare Fragmentationsdynamik in intensiven ultrakurzen Lichtpulsen

Die vorliegende Arbeit behandelt die Fragmentationsdynamik von Atomen und Molekülen in intensiven Lichtfeldern. Die Anregung erfolgte in Lichtpulsen mit einer Wellenlänge von 790 nm, einer Pulsdauer (FWHM) von (30-80)fs und einer Intensität von I=5x1014 W/cm2 bis I=4x1015 W/cm2. Zur Zerfallsdynamik von Molekülen (H2/D2)konnten durch den Aufbau einer speziell angepaßten Apparatur hochauflösende Messungen zur Verteilung der kinetischen Energie geladener Fragmente durchgeführt werden. Das in vorangegangenen Experimenten vorhandene Auflösungsvermögen der kinetischen Energie der Dissoziationsfragmente konnte durch die Verwendung eines durch eine Überschallexpansion adiabatisch gekühlten Molekularstrahls wesentlich verbessert werden. Es zeigte sich dabei, daß die Verteilung der Energien der H+ Ionen aus der Dissoziation H2+ + 2 h + H(1s)  (Floquet2-Photonen-Kanal) signifikant schmäler ist, als vorher angenommen wurde. Aufgrund dieser hohen Auflösung ließ sich ein Einfluß der Isotope  H2/D2 und der Pulsdauer der zur Anregung der Moleküle benutzen Lichtpulse auf die Spektren erstmals messen. Weiter war es durch den Einsatz von sehr intensiven Lichtpulsen I>3x1015 W/cm2 möglich zum ersten Mal eine direkte Photoionisation des Vibrationsgrundzustandes im elektrischen Zustand  1s von  H2+/D2+ zu beobachten. Durch die anschließende Coulomb-Explosion erhält man Dissoziationsfragmente mit einer sehr hohen kinetischen Energie (Ekin=(5-9) eV). Der Anteil an Dissoziationsfragmenten in diesem Kanal ist sehr klein (wenige Prozent der Gesamtausbeute der geladenen Dissoziationsfragmente). Damit zeigen diese Messungen zum ersten Mal eine Coulomb-Explosion von   H2+/D2+ außerhalb des Kernabstandsbereiches, in dem die ladungsresonante Erhöhung der Ionisationsrate(CREI) auftritt. Für ein grundlegendes Verständnis der Dissoziationsdynamik von H2/D2 wurde die Ausrichtung der Moleküle in intensiven ultrakurzen Lichtpulsen (Pulsdauer < 30 fs) anhand der Winkelverteilung der geladenen Fragmente in einer linear polarisierten Lichtwelle und bei Verwendung von elliptisch polarisiertem Licht untersucht. Es zeigte sich, daß eine Ausrichtung der Moleküle auf einer Zeitskala erfolgen muß, die unter 30 fs liegt. Aus der Kombination der hochauflösenden Messung der Verteilung der kinetischen Energie und der Verwendung von ultrakurzen Lichtpulsen (Pulsdauer (FWHM)<30 fs) war es möglich, die zu Beginn dieser Arbeit entstanden Pump-Probe Messungen (Pulsdauer 80 fs) durch eine höhere Zeitauflösung zu verbessern, und so eine Methode zur Abbildung der dissoziierenden Kernwellenfunktion zu entwickeln. Durch die Messung der Verteilung der kinetischen Energie der geladenen Fragmente ließ sich der Abstand der Kerne zum Zeitpunkt der zweiten Photoionisation bestimmen und somit die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Kernwellenfunktion im Ortsraum berechnen. Es zeigte sich dabei, daß die vorhandene Auflösung ausreicht, um ein grobes Bild von der Kernwellenfunktion zu erhalten. Die Fragmentationsdynamik von Atomen in intensiven Lichtfeldern wird im zweiten Teil dieser Arbeit behandelt. Mit den Erfahrungen aus dem ersten Teil wurde ein Apparatur zur hochauflösenden Messung der Impulsvektoren der bei der Wechselwirkung mit intensiven Lichtpulsen entstehenden Ionen in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Ullrich (Universität Freiburg)aufgebaut. Mit dieser Anlage wurden zum ersten Mal Messungen der Impulsverteilungen der einfach und mehrfach geladen Nen+ Ionen (n=1,2 und 3) bei verschiedenen Lichtintensitäten durchgeführt. Es zeigte sich, daß aufgrund der Impulsverteilungen der mehrfach geladenen Neon Ionen zwischen dem Bereich der sequentiellen und nichtsequentiellen Ionisation unterschieden werden kann. Des weiteren konnten mit Hilfe der gemessenen Impulsverteilungen erstmalig verschiedene Mechanismen zur Erklärung der nichtsequentiellen Ionisation ausgeschlossen werden und somit ein quantitativer Schritt zum Verständnis dieser grundlegenden Licht-Atom-Wechselwirkung getan werden

Non-Sequential Double Ionization of Ne in Intense Laser Pulses: A Coincidence Experiment

The dynamics of Neon double ionization by 25 fs, 1.0 PW/cm2 laser pulses at 795 nm has been studied in a many particle coincidence experiment. The momentum vectors of all ejected atomic fragments (electrons and ions) have been measured using combined electron and recoil-ion momentum spectroscopy. Electron emission spectra for double and single ionization will be discussed. In both processes the mean electron energies differ considerably and high energetic electrons with energies of more than 120 eV have been observed for double ionization. The experimental results are in qualitative agreement with the rescattering model

Separation of Recollision Mechanisms in Nonsequential Strong Field Double Ionization of Ar: The Role of Excitation Tunneling

Vector momentum distributions of two electrons created in double ionization of Ar by 25 fs, 0.25PW/cm2 laser pulses at 795 nm have been measured using a “reaction microscope.” At this intensity, where nonsequential ionization dominates, distinct correlation patterns are observed in the two-electron momentum distributions. A kinematical analysis of these spectra within the classical “recollision model” revealed an (e,2e)-like process and excitation with subsequent tunneling of the second electron as two different ionization mechanisms. This allows a qualitative separation of the two mechanisms demonstrating that excitation-tunneling is the dominant contribution to the total double ionization yield

Environment‐induced epigenetic reprogramming in genomic regulatory elements in smoking mothers and their children

Contains fulltext : 156948.pdf (publisher's version ) (Open Access

Strongly Directed Electron Emission in Non-Sequential Double Ionization of Ne by Intense Laser Pulses

Double ionization of Ne by 25 fs, 1.0 PW cm-2 laser pulses has been explored in a kinematically complete experiment using a \u27reaction microscope\u27. Electrons are found to be emitted into a narrow cone along the laser polarization (ε), much more confined than for single ionization, with a broad maximum in their energy distribution along ε. Correlated momentum spectra show both electrons being ejected into the same hemisphere, in sharp contrast to predictions based on field-free (e, 2e) recollision dynamics, but in overall agreement with recent semiclassical calculations for He

HST emission line galaxies at z similar to 2: comparing physical properties oflyman alpha and optical emission line selected galaxies

Artículo de publicación ISIWe compare the physical and morphological properties of z similar to 2 Ly alpha emitting galaxies (LAEs) identified in the HETDEX Pilot Survey and narrow band studies with those of z similar to 2 optical emission line selected galaxies (oELGs) identified via HST WFC3 infrared grism spectroscopy. Both sets of galaxies extend over the same range in stellar mass (7.5 < log M/M-circle dot < 10.5), size (0.5 < R < 3.0 kpc), and star formation rate (similar to 1 < SFR < 100 M-circle dot yr(-1)). Remarkably, a comparison of the most commonly used physical and morphological parameters-stellar mass, half-light radius, UV slope, SFR, ellipticity, nearest neighbor distance, star formation surface density, specific SFR, [O III] luminosity, and [O III] equivalent width-reveals no statistically significant differences between the populations. This suggests that the processes and conditions which regulate the escape of Ly alpha from a z similar to 2 star-forming galaxy do not depend on these quantities. In particular, the lack of dependence on the UV slope suggests that Ly alpha emission is not being significantly modulated by diffuse dust in the interstellar medium. We develop a simple model of Ly alpha emission that connects LAEs to all high-redshift starforming galaxies where the escape of Ly alpha depends on the sightline through the galaxy. Using this model, we find that mean solid angle for Ly alpha escape is Omega(Ly alpha) = 2.4 +/- 0.8 steradians; this value is consistent with those calculated from other studies.NSF, German Research Council (DFG), NASA/JPL SURP Program, NAS

Prenatal maternal stress and wheeze in children:Novel insights into epigenetic regulation

Psychological stress during pregnancy increases the risk of childhood wheeze and asthma. However, the transmitting mechanisms remain largely unknown. Since epigenetic alterations have emerged as a link between perturbations in the prenatal environment and an increased disease risk we used whole genome bisulfite sequencing (WGBS) to analyze changes in DNA methylation in mothers and their children related to prenatal psychosocial stress and assessed its role in the development of wheeze in the child. We evaluated genomic regions altered in their methylation level due to maternal stress based of WGBS data of 10 mother-child-pairs. These data were complemented by longitudinal targeted methylation and transcriptional analyses in children from our prospective mother-child cohort LINA for whom maternal stress and wheezing information was available (n = 443). High maternal stress was associated with an increased risk for persistent wheezing in the child until the age of 5. Both mothers and children showed genome-wide alterations in DNA-methylation specifically in enhancer elements. Deregulated neuroendocrine and neurotransmitter receptor interactions were observed in stressed mothers and their children. In children but not in mothers, calcium- and Wnt-signaling required for lung maturation in the prenatal period were epigenetically deregulated and could be linked with wheezing later in children’s life