强场电离中非相对论光强下的相对论与自旋轨道动力学

在近红外与中红外场（强度 $10^{13}$--$10^{14}$ W/cm$^2$）的强场动力学中，自旋轨道动力学以及动能的相对论修正长期被忽略，因为最终光电子能量被认为过低以致这些效应无关紧要。然而，利用一种精确且灵活的路径积分形式体系，我们纳入了来自精细结构、Breit-Pauli 哈密顿量的所有修正项。这使得能够通过相干自旋态处理自旋，这是强场物理中首个采用此方法的模型。我们得以表明，能量最高的重散射波包经历巨大的动量转移并短暂达到相对论速度，因而有必要进行相对论动能修正。我们探测了这些效应，并表明它们对 $1600$ nm 波长激光场下的动力学与光电子能谱产生了显著差异。此外，我们发现若不考虑动能的相对论修正，动力学自旋轨道耦合会被严重高估。最后，我们推导出一个新条件，表明相对论效应在比预期低数个量级的强度下便开始起作用。我们的发现可能对诸如激光诱导电子衍射等包含高能光电子复碰撞的成像过程具有重要启示。