Doctorant H/F en photonique moyen infrarouge et physique moléculaire expérimentale

Sujet de thèse :
Une position de doctorant H/F est disponible pour développer des expériences de pointe visant des mesures ultra-précises de transitions moléculaires rovibrationnelles, dédiées à mesurer/contraindre la variation temporelle potentielle du rapport de masse proton-électron (µ), une constante fondamentale du Modèle Standard (MS). La détection de telles variations serait une signature de physique au-delà du MS, offrant des éclairages sur la nature de la matière noire et de l'énergie sombre. L'idée est de comparer les spectres moléculaires d'objets cosmiques avec des données de laboratoire correspondantes. Le dispositif expérimental repose sur des lasers à cascade quantique (QCL) asservis sur des peignes de fréquences optiques, avec traçabilité aux étalons de fréquence primaires, une technologie récemment au Laboratoire de Physique des Lasers (LPL), permettant une précision spectroscopique sans précédent dans la gamme de l’infrarouge moyen. Ce poste est financé dans le cadre du projet ANR Ultiµos (Spectroscopie moléculaire infrarouge moyen ultra-précise pour tester la stabilité de µ, le rapport de masse électron-proton).
Le candidat H/F se concentrera sur la mesure de transitions moléculaires dans l'infrarouge moyen dans des molécules connues pour leur sensibilité accrue aux variations de µ, telles que l'ammoniac et le méthanol. Il/elle mettra en place et stabilisera de nouveaux QCL dans une région spectrale abritant des transitions particulièrement pertinentes. Le travail impliquera d'atteindre une résolution spectroscopique sous-Doppler pour obtenir des précisions de fréquence en laboratoire de l'ordre de ~100 Hz, nécessaires pour des comparaisons avec des observations astronomiques.
Mots-clés : Rapport de masse proton-électron, spectroscopie dans l’infrarouge moyen, métrologie des fréquences, lasers à cascade quantique, peignes de fréquences optiques, physique moléculaire, physique quantique, mesures de précision, astrophysique, optique & lasers, vide, électronique, programmation & simulation...
Contexte :
Le projet Ultiµos, financé par l'ANR, est une collaboration entre le Laboratoire Kastler Brossel (LKB), MONARIS à Sorbonne Université, et le Laboratoire de Physique des Lasers (LPL), visant à affiner les contraintes actuelles sur la variation possible de µ. Les activités se dérouleront principalement au LPL, Université Sorbonne Paris Nord, Villetaneuse, au sein de l'équipe « Métrologie, Molécules et Tests Fondamentaux » (MMFT), mais le candidat H/F retenu interagira avec tous les partenaires du projet Ultiµos et jouera ainsi un rôle décisif pour maximiser la synergie entre eux.
La thèse sera également menée en lien avec des opérations nationales telles que le LabEx FIRST-TF (https://first-tf.com/) et l’infrastructure de recherche nationale REFIMEVE (http://www.refimeve.fr/index.php/en/), permettant au candidat H/F de s'intégrer pleinement à la communauté de la métrologie temps-fréquence en France et au-delà.