Impact of an impurity in the thermalization of water nanodroplets

• Leo Lavy

Many molecules are spread in the earth atmosphere and observed as components of aerosol since the industrial revolution. Besides, some organic molecules such as pyridine evidence a significantly increased atmospheric concentration but are not observed as components of the atmospheric aerosols. Pyridine (C5H5N) is a hydrophobic molecule and the pyridinium-water clusters are of interest since water plays a key role in the aerosol nucleation. The Molecular- Cluster Irradiation Device (DIAM) at the Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon is dedicated to the exploration of out-of-equilibrium mass- and energy- selected small molecular clusters. The evaporation of water molecules from out-of-equilibrium pyridinium-water cluster ions is studied using the correlated ion and neutral time-of-flight mass spectrometer technique (COINTOF) in combination with a velocity-map imaging (VMI) method. The role of the pyridium versus hydronium ion in such water nanodroplets is investigated. The results highlight the importance of the ion-molecule interactions in the thermalization process, a question that underpins the vast majority of atmospheric and biological phenomena especially when water is involved. Groupe : IPM

Commissioning du détecteur MFT d’ALICE et mesure de la polarisation des J/psi produits en collisions Pb-Pb ultrapériphériques à 5.02 TeV

• Lucrezia Camilla Migliorin (IP2I Lyon CNRS Centre National de la Recherche Scientifique)

Ultra-relativistic heavy-ion collisions are an important tool to investigate the Quark-Gluon Plasma predicted by the theory of Quantum Chromo-Dynamics. It is also possible to use these collisions to study poorly known gluon shadowing effects at low Bjorken-x values. Indeed Ultra-Peripheral Collisions (UPC) between two Pb nuclei, in which the impact parameter is larger than the sum of their radii, provide a useful way to study photonuclear reactions. Thanks to the data collected during Run2 by the ALICE Collaboration, a study based of the angular modulation of the muons originating from decays of photoproduced J/psi mesons is being performed in Lyon at forward rapidity. The implementation of the Muon Forward Tracker detector in ALICE for Run 3 and Run 4 at forward rapidity will improve the resolution and thus allow more precise studies of the photoproduction in UPC. Groupe : ALICE

Unveiling the Local Universe from measurements of peculiar velocities

• Aurélien Valade

If it is clear to everyone that the Earth rotates around the Sun and that the Sun is one of the many stars rotating together in a disk shaped structure called a galaxy, it is somewhat less known that this galaxy itself forms with its neighbors an even bigger organized structure: the cosmic web. This cosmic web has filaments, nodes, walls and voids on the scales of millions of light years. Mapping it is the main goal of Cosmography, a goal that is not straightforward, as very little data can be accessed for each observed galaxy and many are the physical phenomena that affect these measurements. Large observational errors are also to be expected for distant galaxies. In this presentation, we will try to get a quick overview of the field and focus on one of the two families of methods used in cosmography: algorithms that make use of the velocities of the galaxies in their local environment. We will discuss the methods used in the Constrained Local UniversE Simulations (CLUES) consortium based of the Cosmicflows catalogue (CF). Groupe : COSMOS

Dualités gravitationnelles et supersymétries exotiques

• Yannick Bertrand

L'un des grands problèmes en physique théorique moderner est celui de la quantification de la gravité. Pour essayer de pallier les nombreux problèmes mathématiques qui apparaissent lors de la quantification, une nouvelle symétrie a été introduite : la supersymétrie, qui fait un lien entre les bosons et les fermions d'une même théorie. Il existe un nombre limite de supersymétries que l'on peut introduire dans une théorie si on veut qu'elle soit consistente. Nous nous intéresserons au cas de 6 dimensions d'espace-temps où trois théories existent, deux desquelles font intervenir des objets exotiques pas encore très bien compris. Cependant, par un mécanisme de Kaluza-Klein, ces trois théories doivent se réduire à la même théorie de supergravité à 5 dimensions. Les travaux présentés montreront comment ce mécanisme opère sur ces objets exotiques pour essayer de trouver un formalisme commun à ces trois théories. Groupe : Théorie

Interstellar methanol: the challenge of reactivity in astrophysical conditions

• Denis Comte (IP2I Lyon CNRS Centre National de la Recherche Scientifique)

The presence of clouds of methanol in the interstellar medium (ISM) has been evidenced recently by the ALMA (Atacama Large Millimeter Array) radiotelescope. The high abundance of such organic molecule shows its remarkable persistence despite being exposed to the energetic radiation in interstellar space. Indeed, radiation impact can lead to dissociation of the molecule but can also open opportunities for the formation of more complex organic molecules (COMs). The very high abundance of protons in the ISM facilitates the formation of small protonated methanol clusters 𝐻^+(𝐶𝐻3𝑂𝐻)_𝑛 via weak bonding of the protonated form 𝐻^+(𝐶𝐻3𝑂𝐻) with other neutral molecules. The Molecular-Cluster Irradiation Device (DIAM) set-up at the Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon is devoted to perform experiments under conditions that reproduce some aspects of interstellar, circumstellar or planetary atmospheric environments. We performed single collision experiments of 8-keV mass-selected protonated methanol clusters on argon atom in order to investigate the competition of the various fragmentation processes: evaporation, dissociation or formation of other COMs. The protonated dimethyl ether observed in interstellar clouds of methanol is evidenced to be formed in our laboratory experiment via a water loss reaction in a protonated methanol cluster. Groupe : IPM

Constraining the Equation of State of dense matter in neutron stars using multi-messenger observations

• Rahul Somasundaram (IP2I Lyon CNRS Centre National de la Recherche Scientifique)

Neutron stars are one of the most fascinating objects in the universe, exploring matter at the highest densities that we can observe. Recent radio, X-ray and gravitational wave observations have constrained the global properties of neutron stars such as their masses, radii and tidal deformabilities, giving us valuable new insights into the Equation of State of dense matter. Simultaneously, there has been significant efforts on the theoretical modelling of the Equation of State of dense matter. In this seminar, I will discuss how state-of-the-art calculations exploiting the chiral symmetry of QCD can be used to make predictions for nucleonic matter present in the cores of neutron stars. Additionally, we will explore the plausible existence of exotic, i.e. non-nucleonic matter in neutron stars, and how one could potentially use the recent experimental data to detect their presence. Groupe : Théorie

Etude et développement de l’électronique cryogénique de lecture des détecteurs à très bas seuil de l’expérience Ricochet pour la recherche de nouvelle physique via la mesure de l’interaction cohérente neutrino noyaux (CENNS)

• Jean-baptiste Filippini (IP2I Lyon CNRS Centre National de la Recherche Scientifique)

L'expérience Ricochet a pour but de mesurer le processus CENNS (interaction élastique cohérente neutrino noyau) à basse énergie avec une précision de l’ordre de 1% afin d'y confronter le modèle standard et de rechercher de possibles signes de nouvelle physique. Elle sera située proche du réacteur nucléaire de l'institut Laue Langevin à Grenoble fin 2022. L'expérience sera composée de deux séries de détecteurs : CryoCube (Ge) et Q-array (Zn). Le CryoCube se compose de 27 détecteurs de 38g équipés d'un senseur thermique NTD et d'électrode pour une double mesure ionisation-chaleur. Les performances des détecteurs sont à améliorer pour mesurer avec précision le processus CENNS. Pour cela, une électronique bas bruit basée sur des transistors HEMTs, développés par le CNRS/C2N, est en train d'être développée. Les travaux présentés montreront les modèles de bruits utilisés, la caractérisation des HEMTs ainsi que les premières mesures sur des détecteurs. Groupe : Matière Noire

Trous noirs primordiaux et matière noire

• Jérémy Auffinger (Institut de Physique Nucléaire de Lyon, Lyon, FRANCE)

Les trous noirs astrophysiques se forment lors de l'effondrement d'une étoile à la fin de sa vie ; mais un trou noir peut également se former lors de l'effondrement d'une fluctuation de densité dans l'univers primordial. Ces trous noirs primordiaux sont un des candidats proposés au problème de la matière noire : ils en respectent toutes les hypothèses. De plus, les trous noirs primordiaux peuvent être suffisamment légers pour que l'énergie émise par radiation de Hawking soit détectable directement ou ait un effet mesurable sur leur environnement. Dans cette présentation nous verrons comment la radiation de Hawking émise par ces trous noirs permet de placer des contraintes sur leur abondance, en terme de fraction de la matière noire, mais aussi comment elle peut être utilisée pour étudier la structure quantique des trous noirs de manière générale. Groupe : Théorie