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

Rapport d’activité 1999-2001
LAOG
notre activité sur l’amélioration des données de physique moléculaire les plus pertinentes (principalement
dans le domaine des collisions inélastiques), en mettant en œuvre les progrès méthodologiques réalisés
durant le présent quadriennal.
Nous utiliserons en particulier le gain important en précision apporté par notre méthode ab-initio CCSD(T)-
R12 pour contrôler la précision des calculs, voire pour l’obtention de la surface d’énergie potentielle (SEP)
complète lorsque sa dimensionalité n’est pas trop importante.
Nous nous attacherons également à préciser le rôle éventuel des modes de vibration « spectateurs » dans la
détermination d’un potentiel effectif pour les modes dynamiques « actifs » (rotation et modes de vibration
mous).
Les traitements collisionnels seront effectués en quantique « exact » lorsque ce sera possible et avec des
méthodes semi-classiques avancées telles que les méthodes développées par L. Wiesenfeld.
Nous comptons notamment collaborer avec ML. Dubernet pour un traitement complet de la collision H 2 O-
H 2 , et aborder ou revisiter le traitement des collisions inélastiques avec CN, HCN, HNC, et bien sûr CO. Les
priorités seront discutées en concertation avec les collègues de PCMI et des groupes de travail mis en place
par l’ESA pour la préparation d’HERSCHEL, et en lien avec le travail de préparation de bases de données (cf.
point 3 ci-dessous).
3.4.2 Prédiction de la spectroscopie de molécules carbonées « floppy »
L’identification de radicaux, molécules “ molles ” ou de clusters par leurs signatures spectroscopiques en
sub-millimétrique constitue un problème théorique formidable.
Nous comptons préciser l’apport de nos nouvelles méthodes ab-initio explicitement corrélées pour la
détermination des potentiels intramoléculaires de petites molécules carbonées. La molécule triatomique C 3
constitue déjà un excellent test car son potentiel de pliage est dominé par une contribution quartique et les
prédictions ab-initio en sont très délicates.
Nous explorerons ensuite les problèmes de spectroscopie dans le cadre de collaborations, notamment avec
l’équipe de Marc Joyeux au laboratoire de Spectrométrie Physique.
3.4.3 Bases de données
Des réunions organisées en 2001 par le PCMI et par l’ESA ont montré l’urgence de constituer des bases de
données pour la spectroscopie et les processus collisionnels en préparation à HIFI-HERSCHEL. Des besoins
similaires se manifesteront très bientôt pour ALMA. Nous souhaitons contribuer à la mobilisation en cours de
la communauté française, et nous avons proposé à PCMI de constituer un petit groupe de travail pour
identifier des objectifs prioritaires dans le domaine collisionnel en vue d’une discussion plus large lors des
prochains colloques SF2A et PCMI.
Nous souhaitons par ailleurs nous impliquer dans une discussion critique des données existantes afin de
permettre le développement de bases de données commentées. Notre objectif est de fournir à la fois des
barres d’erreur théoriques et des conséquences pour la modélisation de différentes classes d’objets
astrophysiques. Ce travail est complémentaire de la proposition de ML Dubernet de fournir également des
outils pour « rejouer » les calculs de collision et permettre une interpolation des données voire de discuter
une extrapolation.
Un tel travail pourrait relever de tâches de service pour HERSCHEL et ALMA, notamment le projet BASEMOL
proposé par A. Dutrey.
3.4.4 Autres perspectives
Nous aimerions aborder la chimie à la surface des grains et des nanoparticules interstellaires par des
méthodes mixtes (mécanique moléculaire + chimie quantique). Ces méthodes ont déjà remporté de grands
succès en biochimie et devraient pouvoir être transposées à des nanoparticules pas trop froides. L’idée est de
traiter classiquement (mécanique moléculaire) le substrat, y compris amorphe ou irrégulier, et quantiquement
le site réactif ou la mobilité d’une molécule ou d’un radical piégé. Nous disposons d’un bon savoir faire en
dynamique classique ou semi-classique, et des collaborations locales pour les méthodes mixtes.
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