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Une nouvelle catégorie de raies d’absorption dans le spectre de la vapeur d’eau

publié le

La molécule d’eau, comme la grande majorité des espèces moléculaires dans l’univers, a son spectre infrarouge rotationnel-vibrationnel composé de transitions électriques dipolaires. Les raies d’absorption quadripolaires électriques sont environ un million de fois plus faibles que leurs homologues dipolaires et donc généralement non observées car masquées par des raies dipolaires beaucoup plus intenses et larges. Des transitions quadripolaires électriques ont été détectées dans le spectre infrarouge de la vapeur d’eau à température ambiante. C’est la première détection directe de transitions quadripolaires électriques dans une molécule polyatomique.

Sur la base de prévisions théoriques utilisant une approche variationnelle nouvellement développée, plusieurs transitions quadripolaires de H2O ont été identifiées dans un spectre de la vapeur d’eau enregistré avec une très grande sensibilité vers 1,3 µm. Les observations sont en très bon accord avec les prédictions théoriques.

Cette nouvelle catégorie de raies d’absorption est absente des bases de données spectroscopiques actuelles utilisées pour des applications atmosphériques et planétologiques. Nos résultats montrent que les transitions quadripolaires doivent y être incluses. D’une manière générale, notre découverte ouvre de nouvelles perspectives pour la plupart des molécules polyatomiques, en particulier le CO2, avec un impact potentiel sur les observations atmosphériques et astronomiques.

Voir en ligne : Observation of electric-quadrupole infrared transitions in water vapor Alain Campargue, Samir Kassi, Andrey Yachmenev, Aleksandra A. Kyuberis, Jochen Küpper, and Sergei N. Yurchenko, Phys. Rev. Research April 2020