La molécule de dioxyde de carbone (CO 2 ) est présente dans l’atmosphère terrestre et dans de nombreuses atmos-
phères exo–planétaires ( par exemple, arXiv:2209.02875 ). Le télescope spatial JWST a déjà observé les premières
signatures spectrales de CO2 et l’exploration ne fait que commencer. La difficulté principale de l’interprétation
des raies est de quantifier leur forme (voir par exemple arXiv :2209.07464 ), et ainsi de déterminer l’absorption
de la lumière infra–rouge due aux différentes molécules, dont CO 2 .
La largeur des raies est le paramètre clé, car l’accumulation des pieds de raies spectrales des différentes bandes
infra–rouges est la cause principale de l’opacité atmosphérique des planètes et des étoiles froides (comme pour
l’atmosphère terrestre). La largeur des raies est due en partie à l’effet Doppler, mais surtout aux élargissements
causés par les collisions avec les autres composants de l’atmosphère. Si pour la Terre, ce serait l’air (O 2 et N2 ),
nous nous intéressons aux exoplanètes plus massives où l’atmosphère est composée de H2 et He.
Le but du stage est d’explorer la collision CO 2 – He, de comprendre son mécanisme et de comparer les voies de
collisions élastiques et inélastiques, c’est–à–dire sans ou avec transfert d’énergie entre l’atome d’hélium et la rota-
tion/vibration de CO2 . L’analyse est quantique, tant du côté du potentiel d’interaction CO 2 –He –déjà calculé– que
du côté de la dynamique, avec un code existant.
Le potentiel est à disposition, ainsi que les principaux codes. La/le stagiaire aura pour principales tâches de :
• Comprendre la mécanique quantique pour un problème de diffusion sur un cas réel
• Appréhender l’importance des collisions pour la formation de raies spectrales
• Calculer au moins un exemple simple d’élargissement d’une raie spectrale infra–rouge de CO2 par l’hé-
lium
Si le projet aboutit, il pourra être prolongé par la participation au projet de recherche plus complet, visant à cal-
culer l’élargissement par pression pour toute une gamme de raies, toute une gamme de températures (100–1500
K).
L’étudiante/étudiant devra être à l’aise avec la mécanique quantique telle que présentée dans les cours et avoir
des notions de spectroscopie. Au moins un langage de programmation est nécessaire, des outils informatiques
puissants sont à sa disposition

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