Soutenance mémoire
L’étude du phénomène de l’élargissement de pression constitue une des méthodes très couramment utilisées en astrophysique et en spectroscopie moléculaire pour générer, identifier et vérifier les potentiels interatomiques. Les analyses et les mesures spectroscopiques réalisées jusqu’à maintenant ont effectivement prouvé la sensibilité de ces paramètres spectraux aux potentiels interatomiques et aux moments dipolaires de transition (TDMs) et ont établi l’existance d’une forte correlation avec leurs détails microscopiques [1, 2]. D’un autre coté, le processus d’élagissement de pression peut être une source fiable d’informations dans le diagnostic de l’atmosphere des objets astronomiques. A titre d’exemple, le diagnostic des naines brunes et des exoplanètes, appelées aussi planètes extrasolaires, a permis l’examen des propriétés physico-chimiques de ces astres et, en particulier, la détermination de leur composition, densité et température [3, 4].
Durant ces dernières années, les études des spectres atomiques d’absorption des métaux alcalins [5, 6] et des métaux alcalino-terreux [7, 8], intégrés dans des groupements d’hélium, est l’une des méthodes utilisées pour explorer les potentiels d’interaction diatomique [9—11]. Beaucoup de travaux ont été consacrés ces dernières décennies à l’élargissement et au déplacement de pression des raies de résonance des atomes métaux alcalins perturbés par des gaz composés d’atomes de même espèce [12—18] ou d’espèce différente [3,19—25]. Toutefois, moins d’attention est prêtée aux études théoriques ou expérimentales du phénomène d’élargissement de pression des raies des atomes alcalino-terreux perturbés par des gaz rares [26—29]. Ce travail s’intéresse au calcul d’élargissement de pression dans le cœur et dans les ailes de la raie de résonance du magnésium Mg(3s3p − 3s2) perturbé par l’hélium He(1s2). Les calculs seront faits pour deux séries de données et pour un intervalle de températures allant de 100 à 3000 K pour voir l’effet des potentiels d’interaction et de la température sur ces paramètres spectroscopiques.
Généralités sur les collisions
Le phénomène des collisions atomiques a une importance fondamentale dans la physique atomique et moléculaire et joue un rôle important dans d’autres domaines, telles que l’astrophysique, la physique des plasmas et la physique des lasers .
Diffusion par un potentiel
Nous désignons par le nom diffusion les collisions dans lesquelles l’état final est constitué des mêmes particules que l’état initial [35]. Elle consiste aussi à l’étude de l’évolution de la fonction d’onde associée au système de la particule incidente de masse m1 sous l’influence d’un potentiel d’interaction V (R) d’une autre particule de masse m2, où R = R1 − R2 est la position relative des deux particules 1 et 2, respectivement. L’interaction est supposée élastique, i.e., où la structure interne éventuelle des particules ne change pas. Tout cela nous ramene, dans le référentiel du centre de masse des deux particules, à l’étude de la diffusion par un potentiel V (R) d’une particule unique .
Section efficace élastique
La distribution angulaire des particules, diffusées par l’interaction avec d’autres particules ou par un centre diffuseur, est décrite en terme de section efficace de diffusion. Soit dσ/dΩ la section efficace différentielle définie comme étant le rapport entre le flux des particules diffusées sortant jsc à travers la surface ds = R2dΩ, pour R → ∞, par unité d’angle solide et le flux incident jinc, comme il est indiqué sur la Figure 1-1. Le détecteur D est placé en dehors du faisceau incident, de sorte qu’il détecte les particules diffusées seulement [34].
Système MgHe
Potentiels d’interaction
Les potentiels d’interaction, ainsi que les moments dipolaires de transition, utilisés dans nos calculs n’ont pas des formes analytiques précises. Ils sont plutôt construits dans trois domaines de séparation internucléaires. La partie la plus importante est la partie intermédiaire, appelée aussi partie des données expérimentales, à partir de laquelle nous pouvons construire les différentes courbes d’énergie potentielle et moment dipolaire de transition dans toutes les régions. La connexion des données de la partie intermédiaire avec celles des deux autres parties, courtes et grandes distances, doit être faite d’une manière lisse et convenable. Ceci est réalisé en imposant la continuité du potentiel V (R) et du moment dipolaire de transition D(R) et de leurs dérivées aux points de connexions. De ce fait, le premier point des données, correspondant à R = Rs, sera le dernier point des courtes distances et le dernier point des données, correspondant à R = Rl, sera le premier point des grandes distances.
Nous avons utilisé, pour construire chaque courbe d’énergie potentielle, deux séries distinctes de points de potentiel, que nous désignons tout au long de ce travail comme série I et série II. Mais au préalable, il convient d’inviter le lecteur de consulter l’Annexe A pour l’introduction des états électroniques des molécules diatomiques.
Série de potentiel I
Pour cette première série, nous avons adopté les données de Hinde [42] pour l’état fondamental et de Mella et al. [43] et Reho et al. [44] pour les deux états excités. Plus précisément, pour l’état X 1Σ+, nous avons utilisé les données de Hinde [42] pour les distances internucléaires comprises dans l’intervalle 5.76 6 R 6 22.68. La construction de ce potentiel nous a fourni une profondeur de puits De = 4.73 cm−1 correspondant à une distance d’équilibre Re = 9.7. Pour le premier état excité A 1Π, la construction de cette courbe d’énergie potentielle est basée sur les données de Mella et al. [43] dans le domaine de distance allant de R = 5.67 jusqu’à R = 19.84. Ces données sont également extrapolées, dans la partie des petites distances, par celles de Reho et al. [44] pour 3.8 . R . 5.3. Dans ce cas, l’énergie de dissociation est trouvée De = 39.64 cm−1 et la distance d’équilibre est Re = 7.2. Enfin, concernant le deuxième état excité B 1Σ+, il est construit exclusivement en utilisant les données de Mella et al. [43] dans le domaine des distances internucléaires 5.67 6 R 6 17.95. Cette construction produit les valeurs De = 0.77 cm−1 et Re = 16.3.
Série de potentiel II
Les potentiels d’interaction de cette deuxième série sont construits exclusivement à partir des données qui nous ont été fournies par Paul-Kwiek et publiées dans Paul-Kwiek et Czuchaj [27]. Pour la symétrie moléculaire X 1Σ+, nous avons adopté les données pour 2.75 6 R 6 14. Cette construction produit une profondeur de puits De = 3.85 cm−1 à la distance d’équilibre Re = 10.5. Pour les deux états excités, A 1Π et B 1Σ+, les constructions ont été faites en utilisant des données correspondant aux séparations internucléaires comprises entre R = 2.75 et R = 18.0. Ces constructions ont produit des énergies de dissociation, respectivement, de valeurs 19.5 cm−1 et 1.28 cm−1, correspondant aux positions d’équilibre 8.1 et 16.5.
Domaine des courtes distances
Les interactions dans cette région sont purement répulsives. Ceci est dû au recouvrement des nuages électroniques, qui se manifeste par une répulsion coulombienne entre les électrons. Plusieurs formes analytiques ont été proposées pour décrire la variation du potentiel d’interaction dans cette région. Nous avons choisi la forme la plus convenable, proposée par Born et Mayer ,
V (R) ∼ A exp(−BR), (2.1) .
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Table des matières
Introduction
1 Généralités sur les collisions
1.1 Diffusion par un potentiel
1.2 Section efficace élastique
1.3 Equation d’onde radiale
1.4 Déphasage élastique
1.4.1 Traitement quantique
1.4.2 Traitement semi-classique
2 Système MgHe
2.1 Potentiels d’interaction
2.1.1 Série de potentiel I
2.1.2 Série de potentiel II
2.1.3 Domaine des courtes distances
2.1.4 Domaine des grandes distances
2.1.5 Construction des potentiels
2.2 Moments dipolaires de transition
2.3 Vérification des constructions
2.3.1 Etats rovibrationnels
2.3.2 Intégrales de collision et coefficients de diffusion
2.3.3 Durées de vie
3 Elargissement de pression dans le cœur
3.1 Modèle de Baranger
3.1.1 Hypothèses et approximations
3.1.2 Forme de raie
3.1.3 Forme intégrale de ϕ(s)
3.1.4 Largeur et déplacement de raie
3.2 Sections efficaces
3.3 Largeur et déplacement de raie
4 Elargissement de pression dans les ailes
4.1 Théorie
4.2 Méthode de calcul
4.3 Résultats et comparaison
Conclusion
A Termes électroniques d’une quasi-molécule
B Publications et communications
B.1 Articles
B.2 Communications
Bibliographie
