Etude théorique de résonances de photoassociation et photodissociation

par Rachidi Osseni

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Olivier Dulieu et de Maurice Raoult.

Soutenue en 2008

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ce travail s’inscrit dans le contexte de l’étude théorique des processus de formation de molécules froides et comporte deux volets : (i) la modélisation de la photoassociation d’atomes froids par une approche MQDT (Multichannel Quantum Defect Theory) appliquée au dimère de rubidium 85 ; (ii) la dynamique collisionnelle du complexe de Van der Waals ArNO (i) La photo-association consiste à associer une paire d'atomes d'un piège d'atomes froids à l'aide d'un laser de fréquence appropriée, pour former une molécule excitée, le plus souvent dans des niveaux vibrationnels très élevés, c'est à dire de faible énergie de liaison. Dans certains cas, la photoassociation peuple deux états électroniques couplés par spin-orbite. La dynamique du système se décrit alors comme une résonance, résultant de l’interaction d’un niveau lié isolé en interaction avec le quasi-continuum. Les énergies des niveaux de ce système couplé sont obtenues numériquement par une méthode de discrétisation de variables (DVR). Les caractéristiques des résonances (positions et largeurs) sont obtenues en introduisant dans la méthode DVR un potentiel optique convenablement choisi. L’approche MQDT permet également de décrire un tel système au moyen d’un nombre restreint de paramètres de façon à ce qu’ils reproduisent les mêmes résultats que l’approche purement numérique (DVR+potentiel optique), et nous avons discuté leur interprétation physique. (ii) Le complexe de Van der Waals ArNO constitue un cas prototype pour l’étude d’un système triatomique. Nous nous intéressons plus particulièrement à la photodissociation de complexe, pour laquelle existent des données expérimentales récentes. Il s’agit de tester notre approche numérique pour le traitement de la photodissociation au seuil, qui représente le processus inverse de la photoassociation entre atomes et molécules froids. Nous représentons la dynamique de la collision ArNO en coordonnée de Jacobi, et nous déterminons la matrice de collision par résolution numérique du système d’équations couplées associés. Nous avons tout d’abord calculé la section efficace et les rapports de branchements du produit NO de photo-dissociation. La comparaison avec les résultats expérimentaux récents fait apparaître plusieurs différences qui nous ont conduit à discuter le rôle des conditions expérimentales et la qualité de la représentation des états électroniques. Nous avons valider nos surfaces de potentiels obtenus par une méthode semi-empirique par comparaison avec des surfaces issues d’un calcul de chimie quantique de grande taille. Nous avons étendu l’étude de la photodissociation au seuil où des résultats expérimentaux sont aussi disponibles. Nous avons isolé les résonances de photodissociation et proposer une interprétation

  • Titre traduit

    Theoretical study of photoassociation and photodissociation resonances


  • Résumé

    This work stands in the context of the theoretical study of cold molecule formation processes and contains two parts : i) the modelling of cold atom photoassociation by an MQDT approach (Multichannel Quantum Defect Theory) applied to rubidium 85 diatom; (ii) the collisionnal dynamics of Van der Waals complex ArNO. (i) The photoassociation consists in associating a pair of atoms of a trap of cold trapped atoms with a laser of appropriate frequency, to form an excited molecule, most obten in high vibrational levels, that is of weak bending energy. In certain cases, the photoassociation populates two electronic states coupled by spin-orbit. The dynamics of the system is then described as a resonance, resulting from the interaction of an isolated bound level in interaction with the continuum. The level energies of this coupled system are numerically obtained by a method of discretisation of variables ( (DVR). The characteristics of the resonance (positions and widths) are obtained by introducing a suitably chosen optical potential in the DVR method. The MQDT approach also allows to describe such a system by means of a restricted number of parameters so that they reproduce the same results as the purely numerical approach (DVR+optical potentiel), and we discussed their physical interpretation. (ii) The Van der Waals complex ArNO is a prototype case for the study of a triatomic system. We are interested in the photodissociation of this complex, for which recent experimental data exist. Our goal is to test our numerical approach for the treatment of the photodissociation in the threshold, which represents the inverse process of the photoassociation between cold atoms and molecules. We represent the dynamics of the collision ArNO in Jacobi coordinates, and we determine the scattering matrix by numerical resolution of the coupled equations associated to the system. We first calculated the cross section and the branching ratio of the photodissociation product NO. The comparison with the recent experimental results showed several differences which lead us to discuss the role of the experimental conditions and the quality of the electronic states representation. We validate our potential energy surfaces obtained by a semi-empirical method by comparison with surfaces obtained from a large scale quantum chemistry calculation. We extend our study photodissociation at threshold where experimental results are also available. We determined the photodissociation resonances and proposed an interpretation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (215 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 209-215

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2008)336
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