Processus microscopiques: astrophysique, plasmas

Les études menées se déclinent selon deux thématiques que sont l’astrophysique et les plasmas.

Astrophysique:
La première étude s’intéressera à la diffusion inélastique avec calcul (par une méthode quantique indépendante du temps) des échanges d’énergie entre une cible (une molécule polaire) et un projectile (un atome ou une molécule simple). Suite aux succès des dernières années, ce thème sera marqué par une forte montée en puissance des échanges ro‐vibrationnels et une disparition progressive des échanges rotationnels purs. Les échanges rovibrationnels eau/C₂H₂/CH₄ ↔ hydrogène ou azote moléculaires seront étudiés en utilisant la pleine puissance du calculateur Jean‐Zay de l’IDRIS (noeuds convergés, CPU, GPU). Les données produites par ces calculs seront comparées avec l’expérience, en particulier la spectroscopie infrarouge et/ou Raman avec application aux exoplanètes. La deuxième étude menée par L. Wiesenfeld et I. Schneider en collaboration avec l’ISMO consiste d’une part à calculer des taux des collisions réactives entre électrons et cations moléculaires avec recombinaison dissociative et excitation ro‐vibrationnelle en vue d’établir le rôle de ces processus dans la fraction d’ionisation des milieux interstellaires, et d’autre part à calculer des taux de réaction d’échange de charge sur des ions moléculaires protonés.

Plasmas
Les études menées se déclinent selon deux volets. Le premier concerne le calcul précis des taux qui déterminent les propriétés des plasmas de laboratoire. Dans le calcul de ces taux, les effets de densité de plasma tels l’effet d’écran et d’abaissement du potentiel d’ionisation sont pris en compte. A haute température, on s’intéresse en particulier aux processus d’ionisation par collision électronique et de photoionisation. A basse température, on explore la recombinaison, l’excitation et la dissociation des cations moléculaires dans les plasmas de bord de tokamaks. Le deuxième volet est motivé par le fait que des taux précis sont indispensables dans l’étude des plasmas de fusion laser, en particulier dans le calcul de l’opacité de la capsule contenant le mélange DT. L’opacité sera calculée dans un plasma hors équilibre thermodynamique, ce qui nécessitera de résoudre un grand nombre d’équations de populations couplées.