Etudes de la photodésorption d'analogues de glaces interstellaires par cartographie de champ de vitesse.

Photodesorption studies with Velocity Map Imaging from interstellar ICES

• Auteur / Autrice : Antoine Hacquard
• Direction : Jean-Hugues Fillion, Mathieu Bertin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’étude du rayonnement et de la matière en astrophysique et atmosphères (Paris ; 2002-2024)

Mots clés

Mots clés libres

Astrophysique de laboratoire

Analogues de glaces interstellaires

Expérience de photodesorption

Cartographie de champs de vitesses

Laser vuv

Synchrotron radiation molécules chirales

Laboratory astrophysics

Interstellar ice analogues

Photodesorption experiment

Velocity map imaging

Chiral molecules

Résumé

Ce projet de thèse est l'étude expérimentale de la photodésorption d'analogues de glaces interstellaires dans le domaine UV/VUV à l'aide d'une nouvelle méthode de cartographie de champs de vitesse. Le plan de travail comprend l'optimisation d'une expérience unique (SPICES-VMI) qui sera couplée à différentes sources de photons UV/VUV. Les études réalisées avec une source laser VUV pulsée permettront la caractérisation des mécanismes de désorption des particules neutres pour des analogues de glaces interstellaires (riches en CO ou H2O). Cette étude sera poursuivie sur la ligne de lumière DESIRS à SOLEIL pour la caractérisation de la désorption des ions à plus haute énergie et pour explorer pour la première fois la photodésorption d'acides aminés sous polarisation circulaire. Il s'agit d'aborder la question fondamentale de la symétrie du processus de désorption des molécules chirales, en lien avec l'origine encore inconnue de l'homochiralité de la vie. Les expériences seront réalisées avec l'instrument mobile à ultravide SPICES, équipé des techniques de sonde nécessaires à l'étude de la désorption de la glace (cryogénie (10K), spectrométrie de masse, spectroscopie infrarouge, spectromètre VMI) et de l'optique non linéaire utilisant des impulsions laser de haute puissance. Ces recherches seront effectuées dans le cadre d'un consortium international et d'une collaboration étroite avec une équipe de l'installation synchrotron SOLEIL

The impact of UV photons on icy particles can induce the desorption of molecules which are detected by space telescopes exploring the gas phase of cold regions of the interstellar medium (stars and planets formation regions). The understanding of this phenomenon at molecular scale has motivated many laboratory investigations in recent years. This PhD project is an experimental laboratory study of the photodesorption from interstellar ice analogues in the UV/VUV range using a new velocity map imaging (VMI) method. The work plan includes the optimization of a unique experiment (SPICES-VMI) that will be coupled to different UV/VUV photons sources. The investigations with a pulsed VUV laser source at LERMA will first allow the characterization of the desorption mechanisms of neutral particles from CO and H2O films at 10-20 K. This study will be extended on the DESIRS beamline at the French synchrotron facility SOLEIL to characterize the desorption of ions at higher energies and to explore for the first time the photodesorption of amino acids upon circularly polarized light excitation. The purpose is to address the fundamental question of a possible assymmetric photodesorption behavior from chiral molecules, in link with the still open question of the origin of life's homochirality. The experiments will be performed with the mobile ultra-high vacuum instrument SPICES, equipped with probe techniques necessary for the study of ice desorption (cryogenics (10K), mass spectrometry, infrared spectroscopy, VMI spectrometer) and non-linear optics using high power laser pulses. These investigations will be made in the framework of an international consortium and a close collaboration with a team from the SOLEIL synchrotron facility.