PROGRAMME DE RECHERCHES de l' I.P.N.A.S.

 

Le groupe oriente principalement ses recherches vers des études fondamentales en physique atomique (spectroscopie et modélisation de l'atome) et vers le développement de méthodes analytiques basées sur l'utilisation de particules chargées accélérées.

Les outils de base de nos expériences sont trois accélérateurs de particules (deux Van de Graaff et un cyclotron) et un spectromètre à transformée de Fourier.

Nous réalisons aussi divers développements technologiques portant sur la construction d'appareillages et sur la mise en place de techniques spécifiques.

 

PHYSIQUE ATOMIQUE

Etudes expérimentales

La technique de spectroscopie faisceau-lame consiste à envoyer un faisceau de particules rapides produites par un accélérateur à travers une feuille-cible de carbone. Le faisceau est ionisé (d'autant plus fortement que l'énergie des ions est importante) et excité lors des collisions avec les atomes de cette feuille. On peut étudier les caractéristiques (énergies et durées de vie atomique) des ions excités ainsi formés en observant le rayonnement électromagnétique qu'ils émettent en se désexcitant.
Le spectromètre par transformée de Fourier, situé jadis à l'Institut d'Astrophysique et de Géophysique de l'ULg, a été transféré dans notre Institut et réinstallé en 1999. Il s'agit d'un dispositif de type Michelson, à savoir un Bruker IFS120HR sensible dans la région 8 000 ­ 25 000 cm-1. Ce spectromètre, couplé à une source cathode creuse permet l'observation des spectres d'émission de la plupart des éléments. La très haute résolution de l'instrument autorise l'étude des structures hyperfines et des effets isotopiques dans divers atomes et ions.

Les études expérimentales sont aussi réalisées dans d'autres laboratoires en collaboration étroites avec les équipes de recherches locales.
Sous l'impulsion de E. Biémont, une collaboration suivie a été établie depuis plusieurs années avec le Lund Laser Center (Suède) dans le cadre du programme d'accès aux "grandes installations" (EU-TMR Programme) de la Communauté européenne. Nous y effectuons des mesures de durées de vie en utilisant la spectroscopie de plasmas produits par laser.
Des travaux en collaboration sont aussi effectués sur des anneaux de stockage d'ions (TSR, Heidelberg et CRYRING, Stockholm). Ils permettent d'étudier des niveaux métastables d'intérêt astrophysique et d'obtenir des valeurs ultraprécises des durées de vie expérimentales.

 

Etudes théoriques


Nous faisons appel à différentes techniques de calcul très élaborées de structures atomiques. Il s'agit de méthodes multiconfigurationnelles permettant l'inclusion des principaux effets relativistes et d'une partie importante de l'interaction de configuration. On peut mentionner, sans que cette liste ne soit limitative, la méthode Hartree-Fock relativiste, l'approche multi-configurationnelle de Dirac-Fock, la méthode programmée dans le code SUPERSTRUCTURE, etc...
Ces techniques ont permis, dans le cadre de différentes collaborations internationales, de réaliser un grand nombre d'études présentant un intérêt pour la physique fondamentale, pour l'astrophysique et pour la physique des plasmas.

Une banque de données accessible par Internet (banque D.R.E.A.M.) est en développement. Elle contient déjà plusieurs dizaines de milliers de transitions concernant les ions des lanthanides d'intérêt astrophysique. Elle est destinée, notamment mais pas uniquement, aux astrophysiciens pour faciliter l'étude des étoiles chimiquement particulières (CP).

Des travaux concernant les atomes et ions refroidis sont aussi réalisés par un membre du groupe (T.B.). Ceux-ci concernent notamment l'étude de l'interaction d'atomes ultra-froids avec une cavité électromagnétique résonnante (étude du mazer, ou maser à atomes froids).

 

ANALYSE PAR RAYONNEMENT PROMPT

 

Les méthodes analytiques permettent le dosage de très faibles quantités d'éléments dans des échantillons de natures très diverses. Nous développons les techniques suivantes :

Ces méthodes ont toutes en commun l'utilisation d'un faisceau de particules chargées. Ces particules, lorsqu'elles traversent l'échantillon à analyser, donnent lieu à des interactions électromagnétiques et/ou nucléaires. L'analyse est opérée par la détection du rayonnement induit ou des particules émises par la cible. En utilisant des standards, il est alors possible de déterminer la concentration élémentaire de l'échantillon.
La mise en oeuvre de ces méthodes, tant sur le plan méthodologique que technique, donne lieu à des travaux dans de nombreux domaines, notamment en physique, chimie, biologie, médecine, sciences de l'environnement, archéologie et informatique.
Depuis 1998, nous participons (en collaboration avec la Fac. de philosophie et lettres) à un projet universitaire centré sur l'archéométrie (Crédit d'impulsion + A.R.C.).

 

 

DEVELOPPEMENTS TECHNOLOGIQUES RECENTS

 

 

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H.P. Garnir jan. 2003