Rapport quadriennal 2002 - Laboratoire d'Astrophysique de l ...

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Rapport d’activité 1999-2001 LAOG modèles de capture habituellement considérés. Ces réactions radicalaires neutres constituent ainsi un complément important aux réactions ion-molécule dans les modèles de chimie en phase gazeuse, et leur modélisation constitue un complément indispensable des mesures de laboratoire pour l’établissement de catalogues fiables de réactions aux températures du milieu interstellaire (10-200 K). Figure 2: Illustre les limitations de l'approximation de capture utilisée généralement pour rendre compte de la réactivité froide (cercles blancs). Le modèle classique développé par A. Faure durant sa thèse en collaboration avec L. Wiesenfeld (cercles noirs) permet d'interpréter avec succès les données expérimentales (triangles) par un effet de sélectivité rotationnelle. L'approximation de capture est correcte aux plus basses températures, la sélectivité rotationnelle rend compte de la transition rapide (proche d'une loi de puissance) vers des taux beaucoup plus faibles mesurés à l'ambiante. Figure 3: Illustre l'importance des collisions d'excitation électronique pour les ions moléculaires, les sections efficaces étant supérieures de plusieurs ordres de grandeurs aux sections de collision avec les neutres les plus abondants. En outre, les transitions Delta j > 1 - négligées dans la théorie usuelle de Coulomb Born -, sont significatives voire majoritaires pour des espèces polaires telles que H3+. • Mesures résolues en états à très basse température au CERN concernant des processus réactifs en présence d’antimatière. Ce travail, qui a constitué le sujet de la thèse de Sébastien Sauge, constitue un test très sévère de notre capacité à prédire des processus inélastiques mettant en jeu des systèmes rovibrationnellement très excités dans des collisions de basse énergie (buffer d’hélium à 30 K au plus). Nos prédictions théoriques constituent la première interprétation satisfaisante des mesures (Sauge & Valiron, 64
Chapitre B Thèmes: Bilan et prospective 2001a; Sauge & Valiron, 2001b) sur la base d’un potentiel effectif ab-initio précis et d’un traitement classique simplifié des trajectoires. • Dans le domaine des collisions semi-classiques, L. Wiesenfel a également obtenu des résultats originaux dans le traitement du chaos de diffusion en dynamique réactionnelle (Kovács & Wiesenfeld, 2001; Abrol et al. 2001; Wiggins et al. 2001) suite à son séjour à Caltech en 2000. En particulier il semblerait possible d’étendre le concept d’état de transition à des collisions d’excitation rotationnelle ou rovibrationnelle (voir §3.4). • Des résultats nouveaux ont également été obtenus par A. Faure pendant son post-doc pour la modélisation de l’excitation collisionnelle des ions moléculaires par les électrons (Faure et al, 2001; Noga & Valiron, 2001), qui pourrait jouer un rôle important dans certains milieux interstellaires car les sections efficaces sont énormes et pourraient compenser la faible densité électronique. • Nous avons également participé avec succès à l’interprétation d’observations spectroscopiques (Loinard et al. 2000; Ceccarelli et al. 2000). Figure 4: Illustre les progrès réalisés par notre équipe dans le traitement classique de l'excitation collisionnelle du système test CO-He. La prise en compte exacte (close coupling quantique) des processus inélastiques dans les milieux chauds (notamment pour l'excitation des modes internes de H 2 O) semble tres difficile, et nous envisageons le développement d'approches mixtes. 3.4 Prospective Nos projets de recherche visent essentiellement la préparation des observations HIFI-HERSCHEL et ALMA (cf. §3.4.1 à 3.4.2). Quelques autres perspectives sont données en §3.4.4. 3.4.1 Interactions intra- et inter- moléculaires et dynamique collisionnelle inélastique Suite aux besoins fortement exprimés pour la préparation des observatoires HERSCHEL et ALMA, notamment à la réunion scientifique du 9 mai 2001 à Paris (cf. compte rendu 7 ), et lors du workshop de préparation scientifique d’HERSCHEL à Leiden les 22-24 octobre 2001 (cf. 8 ), nous souhaitons réorienter prioritairement 7 http://www.ias.u-psud.fr/pcmi/ 8 http://www.sron.rug.nl/hifiscience/herschel-science-workshop.html 65
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LABORATOIRE D’ASTROPHYSIQUE DE GR
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Chapitre A Présentation générale
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