Laboratoire d’Étude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères
LERMA-Cergy
La compréhension d’un grand nombre d’observations astronomiques (de la haute atmosphère terrestre jusqu’aux objets galactiques les plus lointains) et leur interprétation astrophysique sont tributaires de données atomiques et moléculaires de base. Ces données résultent d’études et d’expériences de laboratoire réalisées dans des conditions simulant, en les simplifiant, les conditions physico-chimiques des milieux observés. C’est à ce triple aspect de la connaissance scientifique (observation - expérimentation - interprétation) que s’intéresse le Laboratoire LERMA-Cergy de l’université de Cergy-Pontoise, en collaboration avec l’Observatoire de Paris dans le cadre général de l’unité mixte de recherche 8112 - LERMA (Laboratoire d’Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique et Atmosphères).
Contexte : Comment se forment les molécules sur les surfaces froides ?
Les molécules de notre quotidien telles que l’eau ou le gaz carbonique, ont existé bien avant la naissance de la Terre. Les observations radio-astronomiques sont capable de retracer cette préhistoire chimique, surtout si les molécules sont dans la phase gazeuse. Mais c’est en phase solide que les molécules complexes sont vraisemblablement synthétisées, et sont alors très difficilement observables. C’est pourquoi, l’astrophysique de laboratoire doit explorer la synthèse des molécules sur les surfaces froides, et ainsi apporter les réponses nécessaires concernant cet aspect fondamental caché aux nouvelles observations. A cette fin nous construisons des dispositifs expérimentaux spécifiques dédiées à cette thématique.
L’équipe Réactivité sur des surfaces froides est une équipe de physique expérimentale hébergée par l’Université de Cergy Pontoise, qui s’intéresse à l’évolution des atomes et des molécules sur des surfaces d’intérêt astrophysique. Elle étudie en particuliers la réactivité des atomes et molécules mais aussi tous les processus qui lui sont associés, tels que le collage, la diffusion et la désorption.
L’équipe utilise des jet atomiques et moléculaires qu’elle fait interagir avec des surfaces (graphite, silicates, glace…) qui peuvent être refroidies à très basse température (> 6 K) afin de se placer dans les conditions extrêmes du milieu interstellaire.
Dispositifs expérimentaux
L’équipe dispose de deux dispositifs instrumentaux complémentaires pour mener ses études.
FORMOLISM – Développé depuis 2001
FORMOLISM
UHV
2 jets atomiques et moléculaires (H, N, O, CO, NO, H2CO...), en projet source de nanograins (Coronène).
Surfaces : un échantillon amovible (graphite, or ou silicate) et un dispositif direct de croissance contrôlée de glace (amorphe, poreuse, cristalline…).
Gamme de température de surface 6-300K, en projet 10-800K.
Détection par spectrométrie de Masse (4 modes) : Composition des jets, détection directe pendant exposition, désorption programmée en température, énergie interne des atomes ou molécules.
Spectroscopie Infrarouge d’Absorption en incidence rasante.
Détection laser (REMPI 2+1) couplée à un temps de vol.
VENUS – Développé depuis 2011
VENUS
Jusqu’à 5 jets atomiques (2 actuellement)
Surfaces : Porte échantillon rotatif avec 3 surfaces.
Gamme de température (10-300K)
Détection par spectrométrie de Masse (4 modes) : Composition des jets, détection directe pendant exposition, désorption programmée en température, énergie interne des atomes ou molécules
Spectroscopie Infrarouge d’Absorption par Réflexion en incidence rasante.
