Titre original :

Des atomes de Rydberg à la conversion de spin nucléaire

Mots-clés en français :
  • Rydberg, États de
  • Dynamique moléculaire
  • Relaxation magnétique nucléaire
  • Chaos quantique
  • Rotation moléculaire
  • Molécules diatomiques
  • Molécules polyatomiques
  • Molécules interstellaires
  • Nuages moléculaires
  • Spin, Conversion de
  • Lasers XUV

  • Langue : Français
  • Discipline : Sciences physiques
  • Identifiant : Inconnu
  • Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
  • Date de soutenance : 01/01/2004

Résumé en langue originale

Le titre de la présentation illustre l'évolution thématique de mon parcours scientifique. Débutant au laboratoire Aimé Cotton par l'étude des états de Rydberg atomiques en champ magnétique intense et la problématique du chaos quantique, il s'est poursuivi par la spectroscopie et la dynamique de molécules diatomiques homonucléaires (Li2) et hétéronucléaires (CO, LiH et 6Li7Li). Lors de ma mutation au laboratoire PhLAM, une étape de plus vers la complexité m'a amené à étudier pour des molécules polyatomiques le phénomène de conversion de spin nucléaire. Ce phénomène peut exister dans le cas de molécules (H2,H2CO, CH3F) possédant des atomes équivalents, de spin nucléaire non nul, placés dans des positions symétriques. La règle d'antisymétrisation de Pauli implique l'existence de différents isomères de spin nucléaire (ortho, para pour l'hydrogène par exemple) que l'on distingue par le spin total des atomes équivalents. La conversion de spin nucléaire désigne la transformation possible d'un isomère dans un autre. Mon cheminement scientifique a pour fil directeur l'étude expérimentale de systèmes simples, prototypes pour l'étude d'une interaction. Le rôle des symétries y est fondamental et permet de proposer des modèles pour l'analyse des résultats expérimentaux. Cependant, dans de nombreux cas, les symétries ne sont pas toujours parfaites ou se brisent apportant une nouvelle richesse au système étudié. Ainsi les états de Rydberg atomiques ; prototype de l'interaction coulombienne, sont des sondes sensibles aux perturbations extérieures comme le champ magnétique : une symétrie approchée existe en champ faible, elle se détruit à champ plus élevé, donnant naissance au phénomène de chaos. Pour les molécules, LiH est la molécule hétéronucléaire la plus simple possédant un moment dipolaire important ; 6Li7Li est, après HD, le dimère hétéronucléaire le plus simple, où le centre des charges ne coïncide pas exactement avec le centre de masse. La substitution isotopique est un autre outil commun, utilisé pour valider une analyse ou l'interprétation d'un phénomène (LiH, CO). Dans le cas de la conversion de spin nucléaire, la différence de taux de conversion entre 12CH3F et 13CH3F a mis les chercheurs sur la piste de l'interprétation du phénomène. Je terminerai la présentation des points communs à mes différents axes de recherche par l'intérêt astrophysique. Déjà présente dans l'étude de l'atome d'hydrogène dans le champ magnétique intense de certaines étoiles, cette démarche vers l'astrophysique est devenue plus effective lorsque j'ai étudié, en collaboration avec un groupe d'Amsterdam, la photodissociation de la molécule de CO dans le domaine XUV, importante pour comprendre la physico-chimie des nuages interstellaires. Dans un autre domaine, le rapport des populations ortho et para de certaines molécules (H2CO) est utilisé pour connaître la température de formation de certains milieux astrophysiques (nuages, protoétoiles) avec l'hypothèse d'une interdiction totale de la conversion de spin nucléaire. De notre côté, nous sommes en mesure d'évaluer le temps caractéristique de la conversion qui se produit dans ces milieux peu denses et de le comparer aux temps d'évolution du milieu astrophysique considéré.

  • Directeur(s) de thèse : Collard, Dominique

AUTEUR

  • Cacciani, Patrice
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