Effets de la collision entre un ion lourd et une nanoparticule isolée

Collision effects between Swift Heavy Ion and an isolated Nanoparticle

• Auteur / Autrice : Thibault Nguyen trung
• Direction : Marin Chabot
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Astrophysique Nucléaire
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique des deux Infinis Irène Joliot-Curie
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Astrophysique

Astrochimie

Rayons Cosmiques

Milieu Interstellaire

Ions Lourds

Poussières interstellaires

Astrophysics

Astrochemistry

Cosmic Ray

Interstellar Medium

Swift Heavy Ion

Interstellar Dust

Résumé

Le sujet de recherche abordé par l'équipe NIM du pole nucléaire concerne les effets de la collision entre un ion lourd et une nanoparticule isolée. Quand un ion lourd et rapide collisionne un atome de nombreux électrons sont arrachés et un ion multichargé est créé de façon quasi instantané. Si la cible au lieu d'être un atome est une molécule, la molécule devenant multichargée explose sous l'effet de la répulsion coulombienne. Où se trouve en taille de cible la limite de l'explosion coulombienne, est la question à laquelle l'expérience Nano CR ambitionne de répondre. Selon la valeur de cette taille limite, des implications, éventuellement fortes, sont attendus sur les observations des molécules et poussières des milieux interstellaires. Pour trouver cette taille limite, une collaboration entre des physiciens nucléaires, des physiciens moléculariste et des astrophysiciens a entrepris de construire un dispositif expérimental : NanoCR. Dans celui-ci un faisceau nanoparticules produit par une lentille aérodynamique croise le faisceau d'ions lourds et rapides de l'accélérateur ANDROMEDE à IJClab. Au point de collision les ions et électrons produits sont détectés et le résidu de la nanoparticule est analysé par un déflecteur électrostatique puis détecté. Le dispositif, qui sera amené à encore évoluer sur les prochaines années, sera utilisé pour la première fois à l'hivers et au printemps de cette année. Le travail de stage, débouchant en cas de satisfaction des deux parties sur une thèse, consistera à participer aux expériences, à la réduction des données et enfin à leur interprétation. Le travail de thèse comportera une partie de développement expérimental/instrumental importante (production des faisceaux de nanoparticule et détection des ions et des nanoparticules). Il comportera aussi une partie modélisation afin de pouvoir étendre les résultats expérimentalement obtenus à tous les types d'ions et de nanoparticules présents dans les milieux interstellaires.

The research topic addressed by the NIM team of the nuclear pole concerns the effects of the collision between a heavy ion and an isolated nanoparticle. When a heavy and fast ion collides with an atom, many electrons are torn off and a multi-charged ion is created almost instantaneously. If the target instead of being an atom is a molecule, the molecule becoming multicharged explodes under the effect of coulombic repulsion. Where is the limit of the coulombic explosion in target size, is the question that the Nano CR experiment aims to answer. Depending on the value of this limit size, implications, possibly strong, are expected on the observations of molecules and dust of the interstellar medium. To find this limit size, a collaboration between nuclear physicists, molecular physicists and astrophysicists has undertaken to build an experimental device: NanoCR. In this device a nanoparticle beam produced by an aerodynamic lens crosses the beam of heavy and fast ions of the ANDROMEDE particle accelerator at IJClab. At the collision point, the ions and electrons produced are detected and the residue of the nanoparticle is analyzed by an electrostatic deflector and then detected. The device, which will be further developed over the next few years, will be used for the first time in the winter and spring of 2022. The internship work, leading to a thesis if both parties are satisfied, will consist in participating in the experiments, in the data reduction and finally in their interpretation. The thesis work will include an important experimental/instrumental development part (production of nanoparticle beams and detection of ions and nanoparticles). It will also include a modeling part in order to be able to extend the experimentally obtained results to all types of ions and nanoparticles present in interstellar media.