Résultats expérimentaux et théoriques

de l'axe d'in iden e du proje tile. Ces résultats ont également été

omparés à des al ulsthéoriques de traje toire lassique Monte-Carlo(CTMC pour Classi al

Traje tories Monte-Carlo) etde lose- oupling omparables à eux utilisés dans ettethèse.

2.1 Résultats expérimentaux et théoriques

2.1.1 Se tions e a es diérentielles

Dans es expérien es, seules les voies de apture ayant pour état de départ le Rb(5p) sont

pertinentessil'onveutmettreenéviden euneasymétriedansladiusionduproje tile.Comme

nous l'avons vu dans le hapitre 2, la apture à partir de l'état fondamental 5s du rubidium

n'est pas ae tée par l'orientation, ar dans e as, la fon tion d'onde de l'éle tron a tif est

indépendante de l'orientation du moment inétique total. Trois expérien es ont été réalisées,

pour des énergies de 1, 2 et 5 keV an de mettre en éviden e une éventuelle évolution de

l'asymétrieobservéeenfon tiondelavitesseduproje tile.Lalégèredégradationdelarésolution

dueàlate hniquedepolarisationdes atomes(voir hapitre2)n'apermisd'étudierl'é hangede

hargeave des iblesorientées que pour deux voies de apture Na

++

Rb(5p)

→

Na(3p)+Rb

+

et Na

++

Rb(5p)

→

Na(4s)+Rb

+

.

Commenousl'avons vu,la ibleest produitedans deux étatsde moment angulaireorientés

dansdes sensopposés, orrespondantauxsousniveaux Zeeman

mF =−3

et

mF = +3

. L'orien-tation de la ible dans les deux sens permet de s'assurer que l'asymétrieobservée (gure 4.18)

n'estpaslerésultatd'unartefa tdûaudispositifexpérimental.LesDCSssontensuiteintégrées

dans quatrequadrantsand'être omparées auxrésultatsthéoriques.Commeattendu, lorsque

l'état initialest

mF = −3

, la distribution en angle de diusion est similaire à elle obtenue à partir d'un état de départ

m_F = +3

après rotation de l'angle

ϕ

(angleazimutal) égale à

π

.En utilisant ettepropriété,onadditionneralesdeuxdistributionsaprèsrotationde ladistribution

obtenue ave pour état de départ Rb(5p;

mF = −3

), on augmente ainsi la statistique tout en atténuantd'éventuels eets d'asymétrie dus auximperfe tions du dispositif.

Conventions pour les distributions en angle de diusion intégrées. Dans la suite,

la omparaison théorie/expérien e ne sera faite que dans le as de ollisions sur une ible

dans l'état Rb(5p;

m_F = +3

). La omparaison des se tions e a es diérentielles intégrées est présentée sur les gures 4.19 et 4.20. Ces distributions sont issues de l'intégration des

distributions bidimensionnellesdans lesquatre quadrants présentés sur la gure 4.18.

Pour les quadrants (2) et (4), dont la médiane est olinéaire à l'axe de quanti ation, les

angles de diusion sont pris négatifs (

θ < 0

) pour le quadrant (4) et positifs (

θ > 0

) pour le quadrant(2). Pour es distributions,on attendune symétrie de part etd'autrede

θ = 0

ar la fon tion d'ondede l'éle tron a tifest symétrique de part et d'autredu plan orthogonal à l'axe

de quanti ation.

Pour les quadrants(1) et (3), dontla médianeest orthogonaleà l'axede quanti ation, les

angles de diusion sont pris négatifs (

θ < 0

) pour le quadrant (1) et positifs (

θ > 0

) pour le quadrant (3). Pour es distributions, on attend une asymétrie de part et d'autre de

θ = 0

ar larotationdu nuageéle troniquefaitquelavitesse relativeentreleproje tileetl'éle trona tif

Figure 4.18: Distributionsen impulsiontransversedesionsde re ul pourla ollision

Na

++

Rb(5p;

m_F =±3

)

→

Na(4s)

+

Rb

+

àuneénergiede 1 keV.

est diérentelorsque le proje tilepasse d'un oté ou de l'autre de la ible.

Ilestimportantdenoteri i,quelesdistributionsprésentéessurlagure4.18sont elles

rela-tivesàl'ion dere ul. L'impulsiondes proje tilesest inversée parrapportà elles de l'impulsion

de l'ion de re ul ar ona

_P~f

P =− ~P_R^f

.

Les gures 4.19 et 4.20 donnent les distributions en angle de diusion du proje tile,

inté-grées selon les onditions qui viennent d'être énon ées. Les olonnes de gau he présentent les

distributionsintégréespourlesquadrants(1)et(3),et ellesdedroitelesdistributionsintégrées

-6 -4 -2 0 2 4 6 0 200 400 600 5 keV -6 -4 -2 0 2 4 6 0 1000 2000 3000 N o m b r e d ' é vè n e m e n t s -6 -4 -2 0 2 4 6 -6 -4 -2 0 2 4 6 0 1000 2000 2 keV E. (eV.rad) 1 keV -6 -4 -2 0 2 4 6

Figure 4.19: Distributionsen anglede diusionduproje tile intégréesdansles quadrants (2)et (4)

( olonne droite) etdans lesquadrants (1) et(3)( olonne gau he) pourla ollision

Na

++

Rb(5p;

m_F = +3

)

→

Na(3p)

+

Rb

+

.Dehaut en basles énergiesduproje tilesontrespe tivement1,

2 et5 keV. Les résultatsexpérimentauxsonten bleuetles résultatsthéoriquesen rouge.

Pour les distributions orrespondant aux transitions Rb(5p;

mF = +3

)

→

Na(3p) (-gure 4.19), on voit que notre dispositif expérimental nous permet de résoudre les os illations

présentes. Pour la olonne de gau he, l'asymétrie attendue est observée et l'on favorise

légère-mentlesanglesde diusionpositifs.Pour la olonnede droite,lasymétrie desdistributions est

bienvisible.Onremarquequel'a ordentreles al ulsthéoriquesetlesrésultatsexpérimentaux

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 0 50 100 150 200 250 N o m b r e d ' é v è n e m e n t s E. (eV.rad) -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

Figure 4.20: Distributionsen angle de diusionduproje tileintégrées danslesquadrants (2) et(4)

( olonne droite)et dansles quadrants (1)et (3)( olonne gau he) pour la ollision

Na

++

Rb(5p;

m_F = +3

)

→

Na(4s)

+

Rb

+

à1keV. Lesrésultatsexpérimentauxsonten bleuetles résultats

théoriquesen rouge.

Pour les deux distributions en angle de diusion du proje tile relatives à la transition

Rb(5p;

mF = +3

)

→

Na(4s) (voir gure 4.20), l'a ord global est moins bon que pour les distributions asso iées à la transition Rb(5p;

mF = +3

)

→

Na(3p). Le al ul prédit orre te-ment la position des pi s. En revan he, onobserve un léger désa ord en e qui on erne leurs

amplitudes. L'amplitude du pi le plus extérieur (

|Eθ| ∼ 4

eV.rad) est toujours sous-estimé par les al uls.Pour es grands angles de diusion, il est envisageable que e désa ord soitla

onséquen ede lafon tionde oupure

Fcut

etl'approximationSAE.Destests ontétéréaliséen modiantlesbornessur lesparamètres d'impa tsdelafon tionde oupure etmêmeen

suppri-mant elle- i, mais les distributions observées ne permettent pas d'armer que ette fon tion

de oupure est l'origine du désa ord observé. L'amplitude du pi tel que

|Eθ| ∼ 2

eV.rad est quant à elle bien évaluée par les al uls pour la distribution asymétrique, issue des quadrants

(1) et (3), et surestimé pour la distribution symétrique, issue des quadrants (2) et (4).

Glo-balement, les probabilités de apture menant à une diusion du proje tilevers les

Eθ

positifs ounégatifs sont omparables.C'est seulement grâ e àla résolution expérimentale, permettant

d'observer les deux ontributions aux angles de diusion de

∼ 4

et

∼ 2

eV.rad, que l'on peut mettreen éviden el'asymétrie.

Ces résultats, dans l'ensemble très satisfaisants, permettent de valider le al ul théorique

2.1.2 Cara térisation du potentiel d'intera tion entre les entres nu léaires.

En regardant onjointement les se tions e a es diérentielles en angle de diusion et les

distributionsde probabilités

bP (b)

,ilest égalementpossible d'entirer une informationquantà l'a tion du potentielentre lesdeux entres.

Dans la suite, pour alléger les notations, nous désignerons les états orientés de la manière

suivante, A(

nl_±1

).Areprésentele entre sur lequel l'éle tronest atta hé, RbouNa,

nl

sont les nombresquantiquesdel'état onsidéréetl'indi e

±1

représenterespe tivementlessousniveaux

m_F =±3

.

Les gures4.21 et4.22 montrent onjointement les distributionsde la probabilité

bP (b)

et les DCSs dans le plan transverse à l'axe d'in iden e du fais eau proje tile. Sur es gures, il

est possible de relier les diérentes ontributions entre les probabilités

bP (b)

et les angles de diusion an d'en déduire sile potentielest globalementattra tif ou répulsif.

Figure 4.21: Comparaisonde ladistributionen angle de diusionet de ladistributionde probabilité

bP(b)

pour latransition Rb(5p

+1

)

→

Na(3p) à1keV.

Figure 4.22: Comparaisonde ladistributionen angle de diusionet de ladistributionde probabilité

Pourlesdistributionsen

bP (b)

,surl'axehorizontal,lesparamètresd'impa tnégatifs(

b// <

0

) orrespondentàune ollisionlorsqueleproje tileestpasséàgau hedela ible.Sileproje tile est passé à droite de la ible, on aura un paramètre d'impa t positif (

b// > 0

) sur et axe horizontal.

Pour les distributions en angle de diusion, sur l'axe horizontal, les

Eθ

négatifs orres-pondentàun proje tilediusévers lagau he, indépendammentdeson passaged'un otéoude

l'autrede la ible. Les

Eθ

positifs orrespondent à un proje tile diusé vers ladroite, toujours indépendammentde son passage d'un oté oude l'autre de la ible.

Lagure 4.23donne s hématiquementl'a tiond'un potentielattra tif(V(r)<0)ourépulsif

(V(r)>0)entre lesdeux entres lorsde la ollision.

Figure 4.23: Représentations hématique de ladiusiondesproje tilessousl'eet d'un potentiel

attra tif(V(r)<0) ou répulsif(V(r)>0).

L'approximationsemi- lassiquequiasso ieàunproje tileunetraje toire,ave unparamètre

d'impa t

b

et un angle de diusion

θ

, nous permet d'identier les ontributions observées sur les

bP (b)

etles DCSs, sa hant que des

b

petits donneront lieu à de grands angles de diusion etinversement.

On voit (gure 4.23) qu'un potentielattra tif (V(r)<0) aura tendan e à donner lieu à des

paramètres d'impa t et des angles de diusion de signe opposé. Alors qu'un potentielrépulsif

(V(r)>0) aura tendan e à donner lieuà des paramètres d'impa tet des angles de diusion de

mêmesigne.

Surlagure4.21,pourlesgrandsparamètresd'impa t,lesmaximasen

bP (b)

donnentlieuà des maximasen anglede diusionde signeopposé, e qui indiquequelepotentield'intera tion

lors de apture éle tronique vers l'état Na(3p) est plutt attra tif. Pour les petits paramètres

d'impa t, le omportement est opposé, e quilaisse penser que le potentielest pluttrépulsif.

Pour la voie de apture onduisant à l'état Na(4s) du sodium (gure 4.22), les maximas en

bP (b)

donnent lieu à des maximas en angle de diusion de même signe, e qui indique que le potentielest ette fois globalementrépulsif.

Dans le document Collisions ion-atome sur cible préparée par laser : étude à haute résolution du processus de simple capture (Page 110-116)