Collisions ave ortho/paraH 2

LaFigure9.4montrelesse tionse a esdeorthoH

2

Opourles ollisionsave lesespè espara et ortho de H

2

. Sur ette gure, on onstateque les se tions ave orthoH

2

sont plus importantes quelesse tionsave paraH

2

et,lesdiéren essontd'autantplusgrandesquel'énergie inétiquede la ollisionestfaible.Onremarqueradeplusquelesse tionsave paraH

2

présentent unestru ture de résonan e qui s'étend sur environ 100 m

−1

alors que dans le as de orthoH

2

, les résonan es sontquasiment absentes. Ce isuggère quel'originedes diéren esprovient de laSEP.

Si, en première approximation on ne onsidèrequelesniveauxfondamentaux desdeuxsymétriesdeH

2

dansle traite-mentdeladynamiquedela ollision,on remarque à partir de l'expression 9.12 des éléments de ouplage du potentiel quepourles ollisionsoù

j₂ = j₂^′ = 0

,les seuls éléments non nuls sont eux pour lesquels

p₂ = 0

. On voit de la même manière quedansle asoù

j₂ = j₂^′ = 1

, lesélémentsnonnulsvérient

p₂= 0, 2

. LaFigure9.3montrelestermes interve-nantdansles ollisionsave lesdeux es-pè es etpour lesquels

p₁ ≤ 2

.En parti- ulier,on onstatequepourles ollisions ave orthoH

2

,lestermes

V₁₀₂₃

et

V₂₂₂₄

sont purement répulsifset dominent en magnitudelestermesliésàl'intera tion entre le diple (

p₁ = 1

) et le quadru-pole (

p₁ = 2

) de H

2

O et le quadrupole de H

2

(

p2 = 2

). Ce i entraîne que dans le as des ollisions ave orthoH

2

, la ollision va se produire à des distan es plus grandes que dans le as des olli-sionsave paraH

2

.

Figure 9.3  Termes du potentielintervenant dans les ollisions ave paraH

2

(

p₂ = 0

) et orthoH

2

(

p₂= 0, 2

)

Cetterestri tion surledomaine de

r

a essiblelors dela ollisionvad'autantplusinuen er la dynamiquedela ollisionquel'énergie inétiqueestfaible,et e ienraisonduterme entrifuge.Dans le asdes ollisions ave paraH

2

,les ollisions sepassent à" ourtes distan es",et la ontribution majoritaire auxse tionse a esprovientdesondespartiellesde"bas"

J

.Lorsquelemoment total

J

augmente, les ourtes distan es deviennent moins a essibles en raison de la présen e du terme entrifuge répulsif.La ollisiondevient alorsdominéepar le omportement àgrandedistan eoùles termesde ouplage par lepotentiel sontfaibles enmagnitude.

En revan he,pour les ollisions ave orthoH

2

,les termesrépulsifs

V₁₀₂₃

et

V₂₂₂₄

interviennent même aux grandes distan es, e qui permet un transfert de moment e a e pour les "grandes" valeurs de

J

, e qui se réper ute sur la magnitude des ondes partielles : les ondes partielles or-respondant à des valeursde

J

élevées sont alors plus grandes queles ondes partielles équivalentes pour les ollisions ave paraH

2

.De plus, la nature répulsive de es termes implique quela région

Figure9.4Comparaisons entreles se tionse a es deorthoH

2

Oen ollisionsave para (rouge)et orthoH

2

(noir).

anauxfermés sont faiblesetexpliquelemanque de résonan esau niveau desse tions e a es.

un al uldanslequel estermesnesontpaspris en ompte(SET2).La Figure9.5montrelesondes partielles que l'on obtient à une énergie totale de 600 m

−1

, par omparaison ave un al ul où l'ensemble destermes du potentiel sont in lus (SET1). Notons que es deux al uls sont ee tués ave une base réduite au niveau fondamental

j₂ = 1

de orthoH

2

. On onstate qu'en dehors de latransition

3₀₃− 110

,les ondespartielles du SET1 sont "piquées" autour d'une valeur de

J

plus importante que dansle as du SET2. De plus, la magnitude des ondes partielles orrespondant à des valeursde

J

élevées estplusforte pour leSET1 quepour lesondes partiellesdu SET2.

Figure 9.5  Ondes partielles des transitions entre les 5 premiers niveaux rotationnels de orthoH

2

O (ennoir) orrespondant àun al ulee tuéave unebaseréduite surH

2

( .-à-d. baseB(8,1)) etàune énergietotalede600 m

−1

.Cesondespartiellessont omparéesà ellesquisontobtenuesdansun al ul où les termes

V₁₀₂₃

et

V₂₂₂₄

dupotentielne sontpas in lus(enrouge).

La Table 9.4(a) présente les se tions e a es du SET1 ainsi que les rapports obtenus ave les se tions e a esdu SET2 ( .-à-d.

σ_ij(SET 1)/σ_ij(SET 2)

). Onvoit que, hormispour latransition

303− 110

,les rapports varient de

∼ 2

à

12

. La Table 9.4(b) donne les valeurs des mêmes se tions e a es, ettefois onvergées parrapportàlabasedeH

2

.Cesse tionssont omparéesauxse tions obtenuespourles ollisionsave paraH

2

parl'intermédiairedurapport

σ_ij(

ortho

)/σ_ij(

para

)

).Tout d'abord,on onstate quepour les transitions onsidérées, la onvergen e en base modieles résul-tats aumaximumde

7%

.Deplus, àpartir de estables,onvoitquequalitativement, le al ulpour orthoH

2

où les termes

V₁₀₂₃

et

V₂₂₂₄

ne sont pasin lus donne des se tions dont lamagnitude est omparableaux se tionsobtenues pour les ollisions ave paraH

2

.

Notons que, les se tions e a es de H

2

O pour les ollisions ave He ou paraH

2

sont dans un même ordre de grandeur : en sebasant sur la omparaison ee tuée par Phillips [36℄, les se tions sont en général dans un rapport 1-2. En revan he, en raison de l'intera tion ave le quadrupole de H

2

, les se tions ave orthoH

2

sont de magnitudes plus importantes et les diéren es peuvent être d'un ordre de grandeur. Cette parti ularité des se tions ave para/orthoH

2

n'est ependant

1

10

2

12

2

21

3

03

3

12

3

21

3

30

1

01

9.73 (2.8) 6.89 (2.2) 2.24 (5.2) 1.79 (4.1) 0.47 (3.2) 0.83 (2.7) 0.24 (12.8) 1

10

2.46 (7.6) 6.32 (2.7) 1.01 (0.9) 1.54 (4.6) 0.31 (3.4) 0.75 (4.1) 2

12

4.86 (3.1) 6.37 (3.3) 3.88 (5.2) 3.10 (1.9) 0.65 (4.0) 2

21

0.74 (2.2) 2.44 (2.3) 4.60 (6.0) 5.00 (1.7) 3

03

8.69 (3.3) 1.67 (6.7) 0.30 (2.0) 3

12

10.37 (4.7) 0.99 (3.4) 3

21

6.12 (3.0) (a) 1

10

2

12

2

21

3

03

3

12

3

21

3

30

1

01

10.10 (2.3) 6.98 (2.3) 2.29 (5.4) 1.91 (5.2) 0.48 (8.0) 0.83 (4.9) 0.24 (53.0) 1

10

2.63 (9.1) 6.38 (2.4) 0.95 (2.2) 1.60 (5.4) 0.33 (6.9) 0.74 (5.5) 2

12

4.93 (3.0) 6.53 (2.7) 4.05 (5.4) 3.09 (2.6) 0.65 (5.8) 2

21

0.72 (5.8) 2.49 (3.5) 4.75 (6.0) 5.02 (1.8) 3

03

8.73 (3.4) 1.70 (9.6) 0.28 (3.3) 3

12

10.40 (3.6) 0.97 (9.3) 3

21

6.17 (3.7) (b)

Table 9.4  Se tions e a es en désex itation pour les ollisions entre orthoH

2

O et orthoH

2

à une énergie totale de 600 m

−1

. Pour haque transition, les se tions e a es sont données en première olonne.

Latable(a) orrespondàunebaseB(8,1) et,entre parenthèses,est donné lerapportave lase tionoù les termesdupotentiel

V₁₀₂₃

et

V₂₂₂₄

ne sontpas in lusdans le al ul.

Latable (b) orrespond au résultat onvergé en baseet entre parenthèses est donné le rapportave les se tionsobtenuespour les ollisionsave paraH

2

.

etHC

3

N [51 ℄ quiont étéré emment étudiés, il aété trouvé queles se tions ave paraet orthoH

2

sontdansunmêmeordredegrandeur: ettesimilaritéprovientalorsdesintera tions respe tivesde esdeux molé ules ave le quadruple de H

2

qui ne présente pas de large prépondéran e à longue distan epar rapportaux autres termesde laSEP.

Dans le document Etude de la dynamique collisionnelle des molécules N2H+ et H2O: implication sur la caractérisation des régions de formation d'étoiles. (Page 189-192)