Étude théorique de collisions inélastiques atome – diatome sous l’action d’un champ magnétique : applications en Astrochimie et au domaine du refroidissement et du piégeage moléculaires

par Florence Turpin

Thèse de doctorat en Chimie physique

Sous la direction de Thierry Stoecklin et de Jean-Claude Rayez.

Soutenue le 17-12-2010

à Bordeaux 1 , dans le cadre de École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde) , en partenariat avec Institut des Sciences Moléculaires (Bordeaux) (laboratoire) .

Le président du jury était Daniel Liotard.

Le jury était composé de Philippe Halvick, Maurice Monnervielle.

Les rapporteurs étaient Olivier Dulieu, Pascal Honvault.

mots clés

• Molécules ultrafroides
• Résonances de feshbach pilotées par champ magnétique
• Surface d’énergie potentielle
• Astrochimie
• Collisions (physique)
• Atomes froids
• Cosmochimie

Résumé

D’immenses progrès ont été réalisés ces dernières années dans le champ de production de condensats de Bose-Einstein moléculaires pour l’obtention et le piégeage de molécules ultrafroides ioniques et neutres. Ces échantillons de molécules ultrafroides trouvent des applications dans des domaines très variés tels que les mesures pectroscopiques de haute précision ou bien encore le stockage de l’information quantique. La volonté d’optimiser les procédés de refroidissement et des techniques de piégeage a stimulé un grand nombre d’études théoriques. La plupart de ces études sont dédiées au refroidissement des molécules en collision avec un gaz tampon (3 He). La surface d’énergie potentielle de l’état fondamental du complexe de van der Waals He–MnH(X7Σ+) est présentée, suivie du calcul des états liés correspondant au complexe ainsi que l’étude de la relaxation Zeeman associée au système en fonction du champ magnétique appliqué. Dans le domaine de l’astrochimie, l’étude de la désexcitation rotationnelle de CH+ en collision avec l’hélium est également présentée.

mots clés

• Ultracold molecules
• Feshbach resonances tuned by magnetic field
• Potential energy surface
• Astrochemistry

Titre traduit

Theoretical studies of atom - diatom inelastic collisions under magnetic field : applications in Astrochemistry and in the field of molecular cooling and trapping

Résumé

Tremendous progress in experimental production and trapping of ultracold neutral and ionic molecules has been achieved over the past few years which even allowed the production of molecular Bose–Einstein condensates. These ultracold molecules samples have potential applications in many different fields, such as precision spectroscopic measurements or quantum information storage and processing. The optimization of the cooling processes and the trapping techniques also stimulated a great number of theoretical studies. Many of them are dedicated to inelastic scattering of molecules in collisions with 3He atoms (buffer gas cooling method). The potential energy surface of the ground state of the He–MnH(X7Σ+) van der Waals complex is presented, followed by the calculations of the bound states of this system and the Zeeman relaxation in function of the magnetic field. In the field of astrochemistry, a quantum mechanical investigation of rotational energy transfer in cold collisions of CH+ with 4He atoms is presented.