Thèse Étude Spectroscopique à Haute Résolution Spectrale d'Espèces Cationiques pour leur Détection Astrophysique Analyse des Structures Rovibroniques H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Ondes et Matière Laboratoire de recherche : Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay Direction de la thèse : Bérenger GANS ORCID 0000000196582436 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59 En 2023, le télescope spatial James Webb (JWST) a détecté le radical méthyle cationique (CH) dans un disque protoplanétaire de la région de formation stellaire d'Orion grâce à des transitions rovibrationnelles infrarouges prédites théoriquement. Cependant, les données expérimentales sur la structure rovibrationnelle du CH faisaient défaut, empêchant ainsi une validation complète. Deux mois plus tard, la détection de CH a été confirmée par des expériences menées dans notre équipe utilisant le dispositif VULCAIM de l'ISMO et la spectroscopie photoélectronique à haute résolution (technique PFI-ZEKE PES). Ces travaux ont démontré la puissance cette approche expérimentale de pointe à haute résolution pour identifier les espèces cationiques dans l'espace.
Le projet de doctorat proposé se concentre sur l'étude du processus de photoionisation d'espèces stables et radicalaires susceptibles d'être présentes dans les milieux astrophysiques avec le montage VULCAIM afin d'extraire des informations rovibroniques détaillées sur leurs cations. Les constantes moléculaires dérivées aideront à prédire ou à confirmer leurs spectres infrarouges, soutenant ainsi les détections astrophysiques basées sur le JWST. In 2023, the James Webb Space Telescope identified the presence of the methyl radical cation (CH3+) in a protoplanetary disk within the Orion star-forming region [1]. This discovery was made possible by observing rovibrational transitions in the infrared spectrum. While the detection was clear, there was a lack of experimental data regarding the rovibrational structure of CH3+ in existing literature, which was essential for fully validating the detection. Two months later, we successfully conducted the first experimental measurements that definitively confirmed the JWST's detection [2]. To achieve this, we employed the VULCAIM setup [3-5], using high-resolution photoelectron spectroscopy (PES) with the PFI-ZEKE technique to record photoionization transitions of the methyl radical (CH3). This study underscored the significant potential of high-resolution PES techniques in the realm of detecting cationic species in space. This PhD project is centered around investigating the photoionization processes of stable and radical species, with the ultimate goal of extracting previously unavailable details about the rovibrational structure of their cations. The molecular constants derived from these investigations will then be employed to predict or validate the infrared spectra of these cations. This collaborative effort with astrophysicists will aid in attempting the detection of these species in conjunction with JWST observations. The selected PhD student will gain expertise in various areas, including vacuum technology, laser optics, electronics, and spectroscopy methods, essential for operating the VULCAIM setup. Additionally, he/she may also have the opportunity to participate in experimental campaigns at SOLEIL synchrotron facility for complementary experiments. The PhD student's responsibilities will encompass data acquisition and analysis, as well as writing articles.

- Posséder de solides bases en physique moléculaire.
- Être très motivé(e) pour s'engager dans la recherche expérimentale.