Transfert D’Energie Collisionnelle

The birth of a star - The birth of a star, visible as jets* emanating from a dense cloud, revealed by ALMA observations of CO (Credit : ESO).

*a so-called Herbig-Haro object

Des observatoires tels que l’interféromètre ALMA situé dans les Andes chiliennes représentent un énorme investissement dans le domaine de l’astronomie moléculaire. De petites molécules, observées à travers leur spectre dans divers environnements astrophysiques, servent de sondes physiques et chimiques sensibles à la fois aux conditions actuelles et à l’historique de l’évolution de ces objets exotiques. Afin d’interpréter correctement ces observations il est essentiel d’avoir accès aux données sur la façon dont ces petites molécules échangent de l’énergie lors de leurs collisions avec les espèces majoritaires présentes dans l’espace, notamment l’hydrogène et l’hélium, et en particulier aux basses températures qui règnent dans les nuages moléculaires denses, berceaux des étoiles futures. À ce jour, l’interprétation des observations d’espèces simples telles que CO et des molécules contenant de l’hydrogène telles que OH et CH dépendent des calculs théoriques de transfert d’énergie par collision avec les espèces majoritaires (notamment H2). Ces calculs sont cependant très difficiles à réaliser au niveau de précision nécessaire, et ainsi notre objectif ici est d’effectuer des mesures expérimentales de ces processus d’échange d’énergie d’un état quantique à un autre par collision. Pour sonder l’état quantique des molécules nous utiliserons une combinaison de lasers infrarouge et ultraviolet pulsés. Pour reproduire les basses températures des nuages denses, les molécules seront introduites dans un écoulement d’hydrogène ultra froid (jusqu’à 5 K) créé au sein de l’un des appareils CRESU (Cinétique de Réaction en Ecoulement Supersonique Uniforme) présents dans l’IPR. Nos mesures permettront des comparaisons quantitatives avec les calculs théoriques effectués en parallèle par des collègues théoriciens dans le cadre de l’ANR HYDRIDES (2013—2017).

Publications

  • [1] D. Carty, A. Goddard, I. R. Sims, and I. W. M. Smith, « Rotational energy transfer in collisions between CO(X-1 Sigma(+), v=2, J=0, 1, 4, and 6) and He at temperatures from 294 to 15 K, » J. Chem. Phys. 121 (10), 4671-4683 (2004).
  • [2] S. D. Le Picard, P. Honvault, B. Bussery-Honvault, A. Canosa, S. Laube, J. M. Launay, B. Rowe, D. Chastaing, and I. R. Sims, « Experimental and theoretical study of intramultiplet transitions in collisions of C(P-3) and Si(P-3) with He, » J. Chem. Phys. 117 (22), 10109-10120 (2002).
  • [3] S. D. Le Picard, B. Bussery-Honvault, C. Rebrion-Rowe, P. Honvault, A. Canosa, J. M. Launay, and B. R. Rowe, « Fine structure relaxation of aluminum by atomic argon between 30 and 300 K: An experimental and theoretical study, » J. Chem. Phys. 108 (24), 10319-10326 (1998).