Étude théorique et expérimentale des collisions entre atomes de Rydberg et cibles neutres (atomique ou moléculaire) à énergie thermique : transferts résonnants d'énergie interne

Theoretical and experimental study of collisions between rydberg atoms and neutral atomic or molecular targets at thermal energies : resonant internal energy transfers

• Auteur / Autrice : Luc Petitjean
• Direction : François Gounand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1985
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Collisions (physique)

Rydberg, États de

Mots clés libres

Approximation d'impact

Facteur de Forme

Transfert résonnant d'énergie

Résumé

Cette thèse reporte une étude des propriétés collisionnelles des atomes de Rydberg avec des cibles neutres (atomique ou moléculaire). Ces collisions sont décrites dans le cadre de l'Approximation d'Impact (AI). Des méthodes permettant l'évaluation du facteur de forme de la transition atomique, étape clé dans le calcul d'une section efficace, sont proposées et discutées. Celles-ci autorisent de nombreuses confrontations avec les résultats expérimentaux. Les sections efficaces de dépeuplement total d'états de Rydberg du rubidium par des perturbateurs moléculaires (N2, CO, NH₃, ND₃) sont mesurées et comparées aux valeurs prédites par l'AI. L'influence des moments multipolaires de la molécule ainsi que celui d'autres paramètres physiques importants (le défaut d’énergie de la réaction, par exemple) sont clairement établies. Dans le cas des molécules dipolaires, le dépeuplement total est principalement dû au transfert quasi-résonnant d'énergie où l'énergie interne (atomique ou rotationnelle) perdue par l'un des partenaires de la collision est gagnée par l'autre. Enfin, notre approche théorique est étendue aux états moins excités et comparée à des résultats expérimentaux.

This thesis reports a study of the collisional behavior of atomic Rydberg states with atomic and molecular targets. These collisions are described within the frame of the Impulse Approximation (IA). Methods for the evaluation of the atomic form factor, the key step in the derivation of the cross-section, are proposed and discussed allowing numerous comparisons with experimental data. The quenching cross-sections of high rubidium Rydberg states by molecular perturbers (N₂, CO, NH₃, ND₃) are measured and compared to IA predictions. The influence of the molecular multipole moment as well as of ether relevant physical parameters (energy balance of the reaction) are clearly stated. In the case of dipole molecules the total depopulation is mainly governed by near-resonant energy transfer where the internal energy (atomic or rotational) lest by one colliding partner is gained by the ether. Finally, our theoretical approach is tentatively extended to low-lying excited states and compared to experimental results.