Thèse Excitation Collisionnelle et Réactivité pour des Applications Astrophysiques H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Rennes École doctorale : École doctorale Science de la Matière, des Molécules et Matériaux Laboratoire de recherche : INSTITUT DE PHYSIQUE DE RENNES Direction de la thèse : Ian SIMS ORCID 0000-0001-7870-1585 Date limite de candidature : 2026-12-21T00:00:00
Les observations récentes de molécules organiques complexes (COMs) dans l'espace soulignent la nécessité de développer de nouvelles méthodes pour calculer les coefficients de transfert d'énergie rotationnelle dans les collisions au sein des atmosphères interstellaires et planétaires/cométaires. Ces coefficients sont essentiels pour les calculs de transfert radiatif en régime non-LTE utilisés pour déterminer les abondances moléculaires. En raison du manque de données expérimentales à basse température (10-100 K), le projet ANR PRME BRIGHTER (I. Sims, F. Lique) vise à combler cette lacune grâce à une synergie entre théorie et expérimentation.
Le projet se concentre sur la mesure des sections efficaces d'élargissement de pression dans des écoulements supersoniques à l'aide de la technique CPUF (Chirped Pulse in Uniform Flow). Ces résultats expérimentaux pour des molécules telles que HC3N et H2CO seront utilisés pour valider et améliorer de nouveaux calculs approximatifs effectués par le groupe de F. Lique. Cette confrontation de données de haute qualité améliorera l'interprétation des données d'observation en astrophysique et en sciences de l'atmosphère.
Extension aux espèces radicalaires
Le thème central de cette proposition de thèse est l'étude des radicaux, des espèces hautement réactives essentielles à la formation des COMs. Leur nature à couche ouverte rend la modélisation difficile, nécessitant des repères expérimentaux. Ce projet étend BRIGHTER à l'étude des radicaux à l'aide de la technique CPUF (Hays et al., 2022 ; Guillaume et al., 2024) ainsi que la spectroscopie de double résonance infrarouge-ultraviolet (IRUVDR) pour mesurer directement les coefficients de vitesse inélastiques d'état à état (Labiad et al., 2022, 2025) et la photolyse laser pulsée - fluorescence induite par laser (PLP-LIF) (Cooke & Sims, 2019), pour étudier leur réactivité à basse température. Les cibles spécifiques comprennent le radical formyle (HCO) et les radicaux siliciés (SiH, SiS, SiN) afin de comprendre l'interaction chimique entre le gaz et les grains de poussière dans le milieu interstellaire.
Soutien et intégration
Le doctorant sera intégré à l'équipe expérimentale du CRESUCHIRP et bénéficiera d'un encadrement quotidien par un post-doctorant (C. Alvarez) et d'un transfert de connaissances par un doctorant senior (C.S. Jureddy), ainsi que de réunions régulières avec un chercheur expérimenté (Ian Sims). Une formation théorique complémentaire sera dispensée par Duncan Bossion de DPM Theory.
- Ressources : Le financement est assuré par l'ANR BRIGHTER, une bourse senior de l'IUF et un investissement de 300 K€ du CPER Mat&Trans pour 2025-2026.
- Collaboration internationale : Dans le cadre du projet ASTROCOMS, le doctorant passera du temps au RIKEN (Japon) avec le Dr Nami Sakai pour travailler sur des expériences spectroscopiques et des observations astronomiques complémentaires.

Cooke, I. R., & Sims, I. R. 2019, ACS Earth Space Chem, 3, 1109 ; Guillaume, T., et al. 2024, J Chem Phys, 160, 16 ; Hays, B. M., et al. 2022, Nature Chemistry, 14, 811 ; Labiad, H., Faure, A., & Sims, I. R. 2025, Phys Rev A, 112 ; Labiad, H., et al. 2022, Phys Rev A, 105, 6