Fragmentation de molécules et d'agrégats moléculaires induite par collision avec un atome à haute vitesse (vitesse relative de l'ordre de c/100)
Résumé
La multifragmentation d'agrégats a été mise en évidence dans des collisions à haute vitesse (~c/100) entre un atome d'hélium et un agrégat d'hydrogène H3 (H2)m (m=1-14). La collision, réalisée en cinématique inverse (les agrégats sont accélérés), permet la détection en coïncidence pour chaque événement des fragments neutres et chargés. Ces expériences, associées à celles réalisées dans les mêmes conditions avec les constituants moléculaires de l'agrégat (H3 et H2), sont analysées sous deux aspects différents : la caractérisation de différents mécanismes d'excitation et de relaxation et la description de la fragmentation en termes de changement d'état d'un système fini. L'étude de canaux de fragmentation particuliers permet la caractérisation des mécanismes d'excitation. L'étude de la taille de l'agrégat résiduel à l'issue de la fragmentation pour différentes excitations montre que la relaxation de l'agrégat dépend de l'état de charge du système après collision mais aussi de l'état dissociatif ou non des molécules excitées. La comparaison de modèles de percolation avec les données expérimentales met en évidence un comportement critique dans la fragmentation des agrégats d'hydrogène. Tracée à partir des caractéristiques des distributions en taille à une énergie déposée donnée, la courbe calorique montre que ce comportement critique peut être associé à une transition thermodynamique du premier ordre, transition entre un état « agrégat » et un état où les entités moléculaires ne sont plus en interaction. L'ensemble des résultats montre que les agrégats moléculaires sont des outils prometteurs pour étudier, à l'échelle moléculaire, les effets biologiques des rayonnements ionisants. C'est dans cette perspective que sont présentés les résultats d'une étude préliminaire sur la production d'ions issus de molécules d'eau après capture électronique ou ionisation directe par des protons ou des atomes d'hydrogène rapides.
NIL