IONS STOPPING IN DENSE AND HOT MATTER

Résumé
Après avoir montré que le ralentissement de faisceaux internes d'ions non relativistes dans la matière chaude et dense, est essentiellement réductible à l'interaction d'ions isolés avec la cible, on traite complètement le freinage provoqué par des électrons libres, de dégénérescence arbitraire (température quelconque), à l'aide d'une fonction diélectrique RPA exacte. Pour la première fois, le ralentissement est donné pour toutes les vitesses des ions projectiles. Les effets de température sont importants lorsque l'énergie des ions incidents est inférieure à 5 MeV/nucléon. Ensuite, nous présentons une formulation analytique et compacte pour les corrections en Z³ (effet Barkas) dues aux électrons liés aux ions non hydrogénoïdes de la cible. La structure électronique de ces derniers influe beaucoup sur les résultats, qui peuvent augmenter de 30 % l'habituel ralentissement de Bohr-Bethe-Bloch.

Abstract
We pay a special attention to the stopping of nonrelativistic pointlike ions in dense and hot matter. First, we consider the free electron contribution, taken in the RPA approximation with an exact dynamic dielectric function, valid at any temperature. Therefore, we obtain stopping power and straggling for any projectile velocity. The temperature dependence if of a special relevance for a projectile energy smaller than 5 MeV/a.m.v. Next, we revisite the Barkas effect (Z³ corrections) through a novel and compact formulation, which is based on an analogy with electron impact broadening theory. It allows to include easily the non hydrogenic and electronic structure of the target ions, in a much enhanced selective fashion. The results may increase the usual Z²-stopping by 15 up to 30 per cent corrections.