In het heelal worden nieuwe sterrenstelsels gevormd in interstellaire wolken van molekulen en stofdeeltjes die lokaal verdichten onder invloed van de zwaartekracht tot proto-sterren. Na de stervorming ontstaan er protoplanetaire schijven, de kraamkamers waarin nieuwe planeten worden geboren. Informatie over de molekulaire samenstelling, de dichtheid, de temperatuur, etc., van de protoplanetaire schijven kan worden verkregen uit molekulaire spectra gemeten met ruimtetelescopen, zoals de vrij recent gelanceerde James Webb Space Telescope (JWST).
Om de gewenste informatie uit deze spectra te halen wordt gebruik gemaakt van modellen. Belangrijke parameters die deze modellen nodig hebben zijn de snelheden van de overgangen tussen verschillende energie-toestanden van molekulen zoals CO2, H2O, HCN, C2H2, die veroorzaakt worden door botsingen met de meest voorkomende atomen en molekulen, helium (He) en waterstof (H2).
Dit proefschrift beschrijft de ontwikkeling van nieuwe quantum-mechanische rekenmethoden en algoritmen waarmee de vereiste snelheidsconstanten nauwkeurig en efficiënt berekend kunnen worden. Deze methoden zijn getest en toegepast op verschillende vibratie-rotatie toestanden van CO2, een belangrijk molekuul in dit verband, in botsingen met He atomen. De verkregen resultaten zijn nu ter beschikking van astrofysici en -chemici voor gebruik in hun modellen die niet alleen belangrijk zijn om de gewenste informatie uit de gemeten spectra te halen, maar ook om de evolutie van protoplanetaire schijven tot planeten te begrijpen met behulp van simulaties. Ook bij het interpreteren van spectra van de atmosferen van andere (exo)planeten kunnen onze resultaten worden gebruikt.
Taha Selim is promovendus bij afdeling Theoretical and Computational Chemistry aan de Radboud Universiteit. Zijn onderzoek is gericht op het ontwikkelen van kwantummechanische rekenmethoden om botsingsfrequentiecoëfficiënten te berekenen voor rovibrationele overgangen in moleculen. Daarnaast doceert hij theoretische en computationele scheikunde, computationele natuurkunde en computerwetenschappen.
Op dit moment werkt hij als Quantum Education Officer bij het Talent and Learning Centre van de Hogeschool van Amsterdam (HvA) en is hij Quantum Computing Instructor bij de Quantum Computing Workshops in Amsterdam. Hij heeft natuurkunde en wiskunde gedoceerd, onder andere aan de Duitse Universiteit en de Amerikaanse Universiteit in Caïro (Egypte).
Voor zijn promotie behaalde Selim een MSc in natuurkunde, lasers en materialen aan de Universiteit van Bourgondië in Dijon, en voltooide hij zijn masterscriptie aan de Universiteit Parijs-Zuid 11 (Frankrijk). Hij heeft een bachelor in natuur- en wiskunde van de Amerikaanse Universiteit in Caïro (Egypte).