Proton-hydrogen resonant charge transfer in the presence of a laser field

Summary

The proton-hydrogen charge transfer collision in the presence of a laser field is investigated. To describe the interaction of the bound electron with the field, both the electric-dipole interaction −e E·r and the Coulomb gauge interaction −(e/mc) A·p are taken. The problem is studied in the familiar atomic two-state expansion within the impact parameter method, the laser field being taken in the dipole approximation. The transition probability is obtained as a function of the amplitude and the frequency of the field. Calculations of the total cross-sections show that only the −e E·r interaction yields reliable results, and that sufficiently intense laser fields can considerably enhance the charge exchange cross-sections. While the total cross-sections are found to be proportional to the field amplitude, the dependence on the field frequency is roughly inversely proportional. The cross-sections are found to be sensitive also to the direction of the field with respect to the scattering plane. Electric fields orthogonal to the scattering plane do not modify the cross-section and the effect is zero also when the field lies on the scattering plane, but is of cosinusoidal form and in the same direction of the velocityv or sinusoidal form and orthogonal tov.

riassunto

È studiato il processo della collisione protone-idrogeno con trasferimento di carica in presenza di un campo laser. Per descrivere l'interazione dell'elettrone legato con il campo si adoperano sia l'interazione di dipolo elettrico −e E·r sia il gauge di Coulomb −(e/mc) A·p. Il problema è studiato adoperando la nota espansione a due stati atomici nell'ambito del metodo del parametro d'impatto ed il campo laser è preso nell'approssimazione di dipolo. La probabilità di transizione è ottenuta come una funzione dell'ampiezza e della frequenza del campo. I calcoli delle sezioni d'urto totali mostrano che solo l'interazione −e E·r fornisce risultati affidabili, e che campi laser sufficientemente intensi possono aumentare considerevolmente le sezioni d'urto di scambio carica. Mentre le sezioni d'urto totali risultano proporzionali all'ampiezza del campo, la loro dipendenza dalla frequenza del campo è approsssmativamente inversamente proporzionale. Le sezioni d'urto risultano essere sensibility pure alla direzione del campo rispetto al piano di scattering. Campi elettrici ortogonali al piano di scattering non modificano la sezione d'urto, e l'effetto è zero pure quando di campo giace sul piano di scattering, ma è di forma cosinusoidale e nella stessa direzione della velocitàv oppure di forma sinusoidale e ortogonale av.