Astrochimie expérimentale : collisions atomiques et moléculaires en conditions extrêmes

Laboratory astrochemistry : atomic and molecular collisions under extreme conditions

• Auteur / Autrice : Coralie Berteloite
• Direction : Ian R. Sims
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Rennes 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aérodynamique supersonique

Collisions (physique)

Basses températures

Cinétique chimique

Astrophysique moléculaire

Résumé

Cette thèse présente les résultats de travaux de recherches concernant les collisions réactives ou inélastiques entre espèces neutres. Les études de cinétique présentées ici, ont été effectuées à très basses températures en utilisant la technique CRESU (Cinétique de Réaction en Ecoulement Supersonique Uniforme). Cette technique permet ainsi de mesurer des processus ayant un intérêt important pour différents environnements astrophysiques froids, comme certaines régions du milieu interstellaire ou diverses atmosphères planétaires, en particulier l’atmosphère de Titan. La majeure partie des résultats présentés dans cette thèse concerne la réactivité du radical butadiynyl C4H, avec plusieurs séries d’hydrocarbures, pour une gamme de température allant de 39 à 300K. Pour la plupart des réactions étudiées, la réactivité est importante y compris à basses températures (souvent dépassant les 10-11 cm3 molécule-1 s-1). L’implication de ces résultats pour la modélisation photochimique de l’atmosphère de Titan ou des milieux astrophysiques froids a donc été examinée. La dernière partie de la thèse présente en perspective des travaux concernant les collisions inélastiques. Des études préliminaires de transfert d’énergie rotationnelle dans la molécule de CO par collisions avec l’hélium on été menées, les premières résultats obtenus à propos de la relaxation spin-orbite du carbone C(3PJ) par collisions avec l’hélium à 23 K, sont également discutés.

This Thesis presents the results of research work on reactive and inelastic collisions between neutral species. Kinetic studies have been performed at very low temperature using the CRESU technique (a French acronym standing for Cinétique de Réaction en Ecoulement Supersonique Uniforme). This technique allows us to measure chemical processes at temperatures of interest for different cold astrophysical environments: such as some regions of the interstellar medium and planetary atmospheres, especially that of Titan. Most of the results shown here relate to the reactivity of the butadiynyl radical, C4H, with several hydrocarbons, over a temperature range of 39 to 300K. The majority of the reactions studied are rapid even at low temperatures (with rate coefficients often greater than 10-11 cm3 molecule-1 s-1). Consequently we consider the impact of these results for modeling of both Titan’s atmosphere and other cold astrophysical environments. The final part of the Thesis concerns perspectives on inelastic collisions. Preliminary studies on rotational energy transfer in the CO + helium system are presented. First results obtained on spin orbit relaxation in the system C(3PJ) + helium at 23 K are also discussed.