Description du sujet de thèse

Intitulé : Mesure microondes d'analogues de poussières protostellaires
pour améliorer la compréhension de la formation des planètes

Contexte : Cette thèse s'effectuera dans le cadre du projet interdisciplinaire Dust2Planets dont le but est d'étudier les premières étapes de la formation planétaire, en particulier la croissance des poussières dans les disques protoplanétaires. Nous étudions les signatures de la croissance des poussières dans les disques proto-planétaires à travers une approche innovante, la mesure en microonde des propriétés optiques d'analogues de poussières. En effet, les processus exacts de croissance sont mal connus et toute nouvelle information directe, en particulier sur les poussières centimétriques, sera fondamentale.

Objectifs : Pour participer à la compréhension des observations provenant des meilleurs télescopes, ce travail poursuivra une thèse préliminaire qui vient de se conclure. L'un des objectifs principaux sera d'enrichir notre base de données (EMSCOP) avec la réponse électromagnétique de nouveaux analogues de poussières, réalisés par impression 3D. Les interactions ondes/objets seront mesurées dans notre chambre anéchoïque rénovée. Ces mesures seront utilisées pour qualifier formes et tailles des poussières dans les disques protoplanétaires. Les retombées du projet sont nombreuses et s'étendent au-delà de l'astrophysique.

Compétences : Le candidat sera amené à développer de nombreuses compétences. Il sera impliqué dans l'optimisation du dispositif de mesure microonde. Il sera impliqué dans la publication des résultats directs de ces mesures. Le candidat devra avoir de bonnes bases en électromagnétisme et en CAO. L'expérience de notre dernier doctorant montre que les perspectives d'embauche, à la suite d'une thèse similaire, sont excellentes. Il a directement été embauché en CDI dans une grande multinationale et travaille au contrôle de semi-conducteurs utilisés en microondes. Les compétences qui seront exploitées et développées combinent ainsi : Electromagnétisme, Microondes, Instrumentation, Traitement du Signal, CAO, et Programmation.

Rôle du doctorant :
1/ Prendre en main nos nouveaux équipements (analyseur de réseau et positionneurs sphériques) et les optimiser pour que les mesures soient précises et rapides. Caractériser expérimentalement les grandeurs d'intérêt en astrophysique (fonction de phase, polarisation). Rendre ces mesures utilisables comme données d'entrée pour des codes de transfert radiatif servant à simuler les images de disques protostellaires .
2/ Une fois atteint le degré de précision requis pour ces mesures, le candidat devra, en concertation avec des astrophysiciens, choisir les divers objets à mesurer pour enrichir notre base de données, récupérer ou créer les fichiers de géométrie correspondants, et préparer leurs réalisations à l'échelle des microondes en fabrication additive, soit localement, soit par sous-traitance.
3/ Les propriétés de diffraction de chaque analogue (paramètres de Jones et de Mueller) devront ensuite être mesurées, vérifiées, interprétées, puis mises à disposition des astrophysiciens.
4/ Au fil des mesures, les résultats seront publiés dans des revues spécialisés (e.g., IEEE Microwave Theory and Techniques, JQSRT) et présentés dans de grandes conférences internationales (e.g. IEEE APS, ELS).
5/ L'objectif ultime est la comparaison et l'adéquation des mesures de diffraction des analogues avec ceux obtenus en astrophysique. Les résultats, seront publiés dans des revues spécialisées astro, (Astronomy & Astrophysique, ICARUS, Nature Astronomy).

Directeur de thèse : Amélie Litman (Institut Fresnel),
Co-encadrants : J-M Geffrin (Institut Fresnel), François Ménard (IPAG)
Financement : ERC Advanced Grant project : Dust2Planets
Lieu principal d'activité : Institut Fresnel, Marseille
Contact : J-M Geffrin : jean-michel.geffrin@fresnel

Contexte de travail

L'Institut Fresnel se situe sur le Campus de l'étoile à Marseille. Nos équipes travaillent sur les quatre thèmes : électromagnétisme et métamatériaux, nanophotonique et composants optiques, traitement de l'information et ondes aléatoires et imagerie avancée et vivant. (200 personnes, 100 permanents, 52 postdocs, 63 doctorants)

Cette thèse se déroulera dans l''équipe HIPE dont les activités principales s'organisent autour de la conception, du développement, de la mise en place et de l'exploitation d'outils d'instrumentation dans le domaine spectral des microondes