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Séminaire du Jeudi 06 juillet 2017

Heavy ions and ices for astrophysics

Philippe Boduch (CIMAP)
Thursday July 6th - 11am
IPAG Seminar Room - IPAG

Since 2008, a CIMAP-GANIL team has studied irradiation of ice of astrophysical interest with swift heavy ions. These ices are mainly composed of simple molecules such as H2O, CO, CO2, NH3 ... Ices are ubiquitous in space. They are present on comets, satellites of certain planets (Jovian moons for example) and on the grains the dense clouds in ISM. These ices can be irradiated in space by UV photons, stellar winds or cosmic rays. Proton and UV irradiations have been the subject of numerous studies. With heavy ions, only a few studies have been carried out at low energy. It seemed therefore important to simulate in the laboratory the interactions between fast heavy ions and the ice present in space in order to understand the role of cosmic rays in the evolution of these ices. These ions deposit locally a very large amount of energy. They can then generate unobservable effects with lighter particles like UV photons or protons. In this framework, I will present the study of simple ice and mixtures at 15 K irradiated by heavy ions produced at GANIL facilties (Grand Accélérateur National d’Ions Lourds, Caen, France). The effects of irradiation are analyzed in situ by photon spectroscopy (infrared (FTIR) and UV-Visible domain). The results presented at this seminar will deal with the effects induced on the structure of the ice, the chemical modifications and the role of the implantation. Outlooks will also be discussed, notably on the use of a novel ultra-vacuum device IGLIAS financed by the ANR as well as work on more complex molecules (Heterocyclic Aromatic Molecules (HAM), for example).

Depuis 2008, une équipe du CIMAP-GANIL se concentre sur l’irradiation de glaces d’intérêt astrophysique avec des ions lourds. Ces glaces sont composées de molécules simples telles que H2O, CO, CO2, NH3… Elles sont présentes sur les comètes, les satellites de certaines planètes (lunes joviennes par ex.) et sur les grains composant les nuages denses. Ces glaces sont soumises à différentes radiations présentes dans l’espace : UV, vents stellaires, rayons cosmiques… Les irradiations aux protons et aux UV ont fait l’objet de nombreuses études. Avec les ions lourds, seules quelques études ont été réalisées à basse énergie. Il nous a donc paru important de simuler en laboratoire les interactions entre des ions lourds rapides et les glaces présentes dans l’espace afin de comprendre le rôle des rayons cosmiques dans l’évolution de ces glaces. Ces ions déposent localement une très grande quantité d’énergie. Ils peuvent alors générer des effets non observables avec des particules plus légères. Dans ce cadre, je présenterai l’étude de glaces simples et des mélanges à une température de 15 K irradiées par des ions lourds produits par le GANIL (Grand Accélérateur National d’Ions Lourds, Caen, France). Les effets d’irradiations sont analysés in situ par spectroscopie photonique (infra-rouge par transformée de Fourier et UV-Visible). Les résultats présentés lors de ce séminaire porteront sur les effets induits sur la structure de la glace, sur les modifications chimiques et sur le rôle de l’implantation. Les perspectives seront aussi abordées, notamment sur l’utilisation d’un nouveau dispositif ultravide IGLIAS financé par l’ANR ainsi que les travaux sur les molécules plus complexes (molécules aromatiques hétérocycliques, par ex.).


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CNRS Université Grenoble Alpes