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Le processus de capture en collisions agrégat-atome de haute vitesse revisité

Des projectiles neutres (atomes, agrégats) captent efficacement des électrons en collisions de haute vitesse avec des atomes. Ce résultat a conduit des membres de l’équipe « Astrophysique et édifices moléculaires », en collaboration avec des chercheurs de l’IPNO, à revisiter la modélisation du processus de capture et a permis d’interpréter des résultats expérimentaux inexpliqués. Ce travail a fait l’objet d’une publication récente dans J.Phys.B : At.Mol.Opt.Phys 46 (2013) 015201 sélectionnée par le journal comme highlight.

Les processus conduisant à la formation d’anions Cn- en collisions entre des agrégats de carbone Cn+ et des atomes d’hélium à haute vitesse (v=2.2 u.a) ont été isolés et leurs sections efficaces mesurées (n≤5). Pour cela nous avons utilisé le dispositif AGAT implanté à l’accélérateur Tandem d’Orsay, basé sur l’enregistrement en coïncidence des fragments issus de la collision sélectionnés en masse et charge (négative, neutre ou positive). Pour séparer, dans la production d’anions, le processus de double capture en une collision par les cations Cn+ de deux processus de simple capture successifs (par Cn+ dans une première collision, par Cn dans la deuxième collision), une dépendance en épaisseur de la cible gazeuse d’hélium a été effectuée. Les résultats concernant la simple capture par les agrégats Cn sont les premiers jamais obtenus avec des projectiles neutres poly-atomiques . Les sections efficaces sont relativement importantes : de 5 à 10 fois plus petites seulement que les sections efficaces de capture par le cation Cn+ suivant la valeur de n. Dans un modèle simplifié pour l’agrégat Cn+ , composé de (n-1) atomes de C et d’un cation C+ (modèle dit à atomes indépendants) cette capacité des atomes C à capter des électrons de l’hélium peut donc assez vite dominer l’attraction exercée par l’ion C+ pour n assez grand. De fait, la dépendance avec n des sections efficaces de neutralisation de projectiles Cn+, mesurée expérimentalement mais jusqu’alors incomprise (Chabot et al JPB(2006)), est totalement imputable à cet effet comme l’a montré notre simulation : différence entre la courbe en trait plein et la courbe en pointillés dans la figure ci-dessous.
sections efficace de neutralisation de projectiles