Un regard nouveau sur les interactions entre électrons
La science de l'attoseconde a ouvert la voie à l'observation en temps réel et au contrôle du domaine temporel de la dynamique des électrons à l'échelle atomique. L'étude de la corrélation électronique - interactions entre électrons - au travers des impulsions laser ultracourtes est idéale pour examiner aussi bien les approches quantiques que classiques. Les résultats obtenus en utilisant ces deux cadres d'étude peuvent être comparés aux tous derniers résultats expérimentaux. Le projet TRANS-MI (Transition states for multielectron ionization phenomena), financé par l'UE, a créé un cadre théorique unifié analogue à la théorie des états de transition concernant les réactions chimiques. Le travail améliore la compréhension du rôle des interactions électron-électron en physique des champs laser intenses. Les atomes et les molécules subissent généralement de multiples ionisations lorsqu'ils sont exposés à des champs électromagnétiques intenses. Le mécanisme qui régule l'émission corrélée suit le processus de recollision. D'abord, l'électron est ionisé par le champ. Ensuite, en inversant la direction du champ, il est rejeté vers le cœur et il entre en collision avec le second électron, ce qui déclenche une émission corrélée. Ce processus est également appelé double ionisation non séquentielle (NSDI). L'équipe TRANS-MI a réussi à découvrir le mécanisme dynamique responsable des recollisions électroniques, qui décrit l'échange d'énergie entre le laser et l'atome ou la molécule. Pour la première fois, les chercheurs ont démontré que les structures de l'espace des phases peuvent donner lieu à des NSDI hautement corrélées, améliorant la compréhension du processus de recollision. Des travaux complémentaires approfondiront comment cette découverte peut être utile pour la recherche en mathématiques appliquées et en mécanique céleste. L'étude a également porté sur la manière dont des environnements différents peuvent influencer la réactivité chimique des structures d'espace de phases. À partir du succès de recherches antérieures sur un phénomène élusif connu sous le nom de turnover de Kramers, qui étudie la relation entre la friction des molécules et la densité d'un bain chauffé, les chercheurs ont réussi à mieux comprendre les réactions de petites molécules polyatomiques dans un bain chauffé tout atomique. L'équipe a également établi une relation entre la stabilité de l'état de transition des réactions chimiques et leur vitesse. À partir de là, ils ont conçu une approche informatique sophistiquée qui simplifie le calcul des vitesses de réaction de molécules. Il élimine le besoin de calculer des millions de trajectoires réactives comme le nécessitent la plupart des autres schémas de calcul. Les approches du projet TRANS-MI réduisent la complexité de l'étude des interactions électroniques chaotiques dans les atomes ou les molécules à plusieurs degrés de liberté. De plus, comprendre comment les molécules interagissent avec leur environnement permet aux chercheurs de contrôler les réactions chimiques de manière sélective et de se débarrasser des produits secondaires indésirables.
Mots‑clés
Interactions entre électrons, interaction laser-matière, corrélation électronique, TRANS-MI, réactions chimiques
