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Irradiation de GLaces d’Intérêt AStrophysique – IGLIAS

IGLIAS

Irradiation de Glaces d'Intérêt AStrophysique

Un nouveau dispositif pour l'irradiation des glaces en asptrophysique

L’objectif initial de notre projet correspond à la conception et à la réalisation d’une enceinte ultra vide (P= 10-10mbar). Cette chambre doit permettre de préparer des échantillons de glaces jusqu’à une température de10K et de suivre « in situ » par spectroscopie infrarouge l’évolution de ces échantillons sous irradiation sur les lignes de l’accélérateur GANIL. Ces expériences permettront de simuler en laboratoire l'évolution des glaces présentes dans l'espace et soumises à des irradiations (rayonnements cosmiques et vents stellaires par ex).

Plusieurs paramètres sont importants pour ce projet. Tout d'abord, il faut une enceinte fonctionnant sous ultravide (10-10mbar) pour empêcher tout problème de redéposition de glace d'eau. Ce dispositif doit être installé sur les lignes de notre accélérateur GANIL. Il doit donc être compatible en terme de géométrie et d'envirronement pour fonctionner sur ce grand instrument. L'évolution des modifications induites lors de l'irradiation sera étudiée par spectroscopie infrarouge au moyen d'un spectromètre Vertex V70 fonctionnant sous vide

Le spectromètre a été livré et installé sur le dispositif expérimental. Ce dernier a été testé et validé dans son ensemble. Le pression est inférieure à 10-10 mbar. Iglias a ensuite été installé sur la ligne IRRSUD du ganil et la première expérience «online« a été réalisée le 3 Octobre 2016 sur un échantillon de glace N2:CH4 à 10 K irradié par des ions Xe à 1 MeV/u pour la thèse de Basile Augé. L'expérience s'est très bien déroulée et la qualité des spectres obtenus est exceptionnelle. Les effets de pollution du gaz résiduel sont maintenant négligeables. L'analyse est en cours. Un article technique est en cours de rédaction.

La phase 2 correspondant à la phase recherche du programme est donc lancée. Nous allons avoir une réunion du groupe en début d'année prochaine pour décider des prochains échantillons à irradier et de la politique à mener pour informer la communauté scientifique que ce dispositif est ouvert et disponible sur les lignes de notre accélérateur GANIL. Au programme initial de recherche proposé, nous allons surement proposer aussi d'étudier l'effet de l'irradiation des interfaces entre matière carbonée et glace d'eau.

1. Astronomy and astrophysics 576, A125(2015)
DOI : 10.1051/0004-6361/201425415
2. Interdisciplinary investigations of ion beam interactions with matter: From fundamental aspects to nanotechnology and hadronbiology (oral, Caen Mai 2015) <br /

Ce projet porte sur l'étude des effets induits par des ions lourds sur des glaces présentes dans l'espace. Il est le résultat d'une collaboration entre 2 laboratoires français (le CIMAP et l'IAS) et 2 universités brésiliennes. L'objectif principal est de simuler en laboratoire l'effet des ions lourds présents dans le vent solaire et les rayonnements cosmiques sur l'irradiation de glaces présentes dans certains milieux tels que les nuages denses, les comètes. Ces glaces sont principalement composées de molécules simples telles que: H2O, CO, CO2, NH3 etc. Cette étude se fera principalement par spectroscopie infrarouge par transformée de Fourier dans le domaine 500-5000 cm-l . Malgré une abondance faible dans l'espace, nos études préliminaires ont démontré que les ions lourds jouaient un rôle prépondérant en terme de pulvérisation et de la destruction, Ces travaux ont aussi montré qu'il était indispensable de travailler en ultravide pour maîtriser la préparation de l'échantillon et son évolution sous irradiation. Le premier objectif du projet est donc technique : il faut construire une enceinte ultravide avec une tête cryogénique pour la préparation et irradiation de ces glaces. Les irradiations se feront sur l'accélérateur GANIL. La partie scientifique peut être décomposée en 2 parties. La première consiste à irradier des glaces composées de molécules simples et à étudier leur évolution sous irradiation. Cette étude pourra être menée sur un domaine d'énergie allant du kev au GeV. Pour cette gamme d'énergie, des grandeurs telles que le taux de pulvérisation, les sections efficaces de destruction des molécules constituant l'échantillon et les sections efficaces de création des espèces nouvellement produites seront déterminées. Les lois de dépendance de ces grandeurs en fonction du pouvoir d'arrêt seront établies. Pour la seconde partie, des échantillons correspondant à des systèmes riches en molécules organiques seront irradiés afin de déterminer s'il est possible de créer des molécules plus complexes dites prébiotique. Cette étude se fera in situ par spectroscopie infrarouge. Dès que ce nouveau dispositif sera opérationnel, il sera disponible pour la communauté scientifique internationale auprès de la plateforme d'accueil du CIMAP pour être utilisé sur les lignes de l'accélérateur GANIL.

Coordinateur du projet

Monsieur Philippe Boduch (Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique) – boduch@ganil.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

PSUD/IAS Université Paris-Sud / Institut d'Astrophysique Spatiale
CIMAP Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique

Aide de l'ANR 460 559 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2013 - 48 Mois

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