Análise de um sistema molecular com dois graus e meio de liberdade dado pelo potencial de Morse perturbado com rotação

Abstract

Consideramos a dinâmica não linear de uma molécula polar diatômica sob um campo de laser linearmente polarizado. Assumimos um modelo no qual o dipolo da molécula é acoplado a um campo elétrico dependente do tempo. Este sistema apresenta uma região de energia ligada, onde os átomos estão associados e uma região de energia livre onde os átomos estão dissociados. Devido ao não alinhamento entre o eixo do dipolo e a direção do laser e a dependência temporal do campo externo, este sistema apresenta dois graus e meio de liberdade, o grau vibracional, o grau de rotação e o tempo. Para investigar a dinâmica do sistema, em vez de usar a técnica da superfície de seção de Poincaré, propomos o uso do Descritor Lagrangiano associado aos tempos de escape. Os descritores lagrangianos são uma quantidade que permite revelar estruturas complexas no espaço de fase, enquanto os tempos de escape são os intervalos de tempo que uma trajetória permanece na região ligada, antes de escapar para a região não ligada. A combinação dessas duas grandezas nos permite distinguir regiões de estabilidade reais de outras estruturas complexas, incluindo regiões de stickiness e uma formação diferente, que chamamos de ilhas de escape. Com a ajuda dessas ferramentas, descobrimos que para altas amplitudes de campo a inclusão de rotação leva a um aumento das regiões de estabilidade, o que implica em uma diminuição da dissociação em comparação com o caso 1D. Esse resultado é corroborado quando realizamos a comparação entre a evolução da probabilidade de fotodissociação para o sistema sem e com rotação.

We consider the nonlinear dynamics of a diatomic polar molecule under a linearly polarized laser field. We assume a model in which the molecule dipole is coupled with a time-dependent electric field. This system presents a bound energy region, where the atoms are bound and a free energy region where the atoms are dissociated. Due to the non-alignment between the dipole axis and the laser direction and the time dependency of the external field, this system presents two and a half degrees of freedom, the vibrational degree, the rotation degree and the time. In order to investigate the system dynamics, instead of using the Poincaré surface-of-section technique, we propose the use of the Lagrangian descriptor associated with the escape times. The Lagrangian descriptors is a quantity which allows to reveal complex structures in the phase space, while escape times are the time intervals that a trajectory initially stays in the bound region, before escaping to the bound region, before the escaping to the unbound region. The combination of these two quantities allows us to distinguish between real stability regions from other complex structures, including stickiness regions and a different formation, which we call escape islands. With the help of these tools, we find that for high field amplitudes the inclusion of rotation leads to an increasing of the stability regions, which implies in a decreasing of the dissociation in comparison with the 1D case. This result is corroborated when we compare the evolution of the photodissociation probability for the non-rotational and rotational system.