Ο όρος «μικροσκοπία φωτοϊονισμού» (ΜΦ) αναφέρεται στον φωτοϊονισμό ατόμων στην περιοχή του κατωφλίου ιονισμού τους και υπό την παρουσία στατικού ηλεκτρικού πεδίου. Η διαφορική ενεργός διατομή φωτοϊονισμού για τα παραγόμενα φωτοηλεκτρόνια πολύ μικρής κινητικής ενέργειας (meV) καταγράφεται μέσω απεικονιστικών τεχνικών και αποδεικνύεται ότι οι καταγραφόμενες εικόνες αντιστοιχούν στο τετραγωνισμένο μέτρο της κυματοσυνάρτησης του ηλεκτρονίου. Η ΜΦ είναι αυτή τη στιγμή η μοναδική μεθοδολογία που επιτρέπει την άμεση πειραματική καταγραφή της κυματοσυνάρτησης.
Στην ως άνω ενεργειακή περιοχή συνυπάρχουν τόσο καταστάσεις του συνεχούς όσο και ημι-δέσμιες (συντονισμοί). Η καταγραφή της κυματοσυνάρτησης του συνεχούς έχει καταστεί δυνατή εδώ και πάνω από μία δεκαετία. Αντίθετα, η καταγραφή συντονισμών κατορθώθηκε μόλις πρόσφατα, τόσο στο πρότυπο άτομο του Υδρογόνου όσο και σε ελαφριά άτομα όπως το Ήλιο και το Λίθιο. Ωστόσο, μέχρι τώρα δεν παρατηρήθηκαν εικόνες που αντιστοιχούν σε συντονισμούς σε βαρύτερα άτομα, λόγω της σύζευξης συνεχούς-συντονισμών που επάγεται από την αλληλεπίδραση του διεγερμένου ηλεκτρονίου με τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια του ατόμου. Όμως, η διερεύνηση της δυνατότητας καταγραφής συντονισμών και σε βαρύτερα άτομα, πέραν του αφ’ εαυτού ενδιαφέροντος, αποτελεί προαπαίτηση προκειμένου να διευρυνθεί η εφαρμογή της τεχνικής.
Στα πλαίσια αυτά, η παρούσα πρόταση αποσκοπούσε στην αναζήτηση και καταγραφή εικόνων συντονισμού μέσω του συνδυσμου της ΜΦ με την τεχνική της διέγερσης των ατόμων με δύο σύμφωνα μεταξύ τους πεδία laser με συχνότητες ω και 2ω, αντίστοιχα. Εισάγοντας πειραματικά ελεγχόμενη διαφορά φάσης Δφ μεταξύ των δύο πεδίων είναι δυνατός ο έλεγχος της διέγερσης, ενώ έχει προβλεφθεί θεωρητικά ότι με κατάλληλη επιλογή των εντάσεων των δύο φωτεινών δεσμών και της Δφ είναι δυνατή η ελαχιστοποίηση της διέγερσης του συνεχούς. Εάν, επιπλέον, η ενεργειακή περιοχή ενδιαφέροντος περιλαμβάνει και αλληλεπιδρώντες συντονισμούς, τότε κατάλληλη επιλογή του στατικού ηλεκτρικού πεδίου μπορεί να οδηγήσει και στην πλήρη αποσύζευξη με το συνεχές. Αυτό θα ισοδυναμεί με την αποκλειστική διέγερση πρακτικά δέσμιων καταστάσεων και όχι απλώς ημι-δέσμιων.
Ο πρώτος στόχος της παρούσας πρότασης αφορά στη διερεύνηση του συνδυσμού της ΜΦ με την τεχνική της διέγερσης των ατόμων με δύο σύμφωνα μεταξύ τους πεδία laser με συχνότητες ω και 2ω, αντίστοιχα. Ενδιαφέρει να καταδειχθεί ο παραπάνω συνδυσμός θεωρητικά, πρώτα στο άτομο του υδρογόνου όσο και πιθανόν και σε μη-υδρογονικά άτομα. Παράλληλα, ένα ακόμη στόχος είναι η εφαρμογή σχημάτων σύμφωνου ελέγχου στην περιοχή του πρώτου κατωφλίου ιονισμού του ατόμου του στροντίου, δηλαδή σε ένα από τα βαρύτερα άτομα των Αλκαλικών Γαιών. Θα εξεταστεί η επιβεβαίωση των θεωρητικών προβλέψεων για την ολική ενεργό διατομή. Τελικός στόχος, εάν αυτό καταστεί εφικτό, είναι η επιβεωβαίωση των θεωρητικών προβλέψεων για τη διαφορική ενεργό διατομή.
Η αποτύπωση των συντονισμών είναι κεφαλαιώδους σημασίας, καθώς θα επιτρέπει την μελέτη της κυματοσυνάρτησης στο εσωτερικό του υπό μελέτη κβαντικού συστήματος. Η προοπτική αυτή θα επιτρέψει την πληρέστερη καταγραφή των κυματοσυναρτήσεων, θα προετοιμάσει το έδαφος για την επέκταση της τεχνικής σε πολυπλοκότερα κβαντικά συστήματα, όπως τα άτομα μεγάλου ατομικού αριθμού και τα μόρια, και επομένως την άντληση πληροφοριών που καμία από τις διαθέσιμες σήμερα τεχνικές δεν μπορεί να παράσχει.
