4 sujets /DPhN/LSN

Dernière mise à jour :


 

Apprentissage automatique appliqué aux problèmes inverses de structure des hadrons

SL-DRF-24-0306

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire structure du nucléon (LSN) (LSN)

Saclay

Contact :

Valerio Bertone

Hervé Moutarde

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Valerio Bertone
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LSN


Directeur de thèse :

Hervé Moutarde
CEA - DRF/IRFU/DPhN

33 1 69 08 32 06

Labo : https://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=4189

Caractériser la structure multidimensionnelle des hadrons en termes de quarks et gluons est aujourd’hui l’un des objectifs majeurs de la physique hadronique. C’est en effet la thématique centrale de plusieurs installation expérimentales à travers le monde, mais également l’une des raisons principales de la construction de futurs collisionneurs aux États-Unis comme en Chine. C’est également l’un des points de recherche clés des simulations numériques intensives de l’interaction forte. Cependant, dans ces deux cas, la connexion entre les données mesurées et simulées d’une part, et la structure multidimensionnelle des hadrons d’autre part, n’est pas directe. Les données sont liées à la structure des hadrons via des problèmes inverses multidimensionnels et mathématiquement mal posés. Il a été montré que ces problèmes inverses entraînent un accroissement significatif des incertitudes, au point d’en devenir dans certains cas la source dominante. Le but de la thèse est d’utiliser des outils d’apprentissage automatique pour à la fois évaluer, réduire, propager correctement les incertitudes, depuis les données expérimentales ou de simulation jusqu’à la structure multidimensionnelle des hadrons. La stratégie pour y arriver consiste à développer une architecture originale de réseau de neurones capable de tenir compte de l'ensemble des propriétés théoriques issues de la chromodynamique quantique, puis de l'adapter aux problèmes inverses reliant les données expérimentales et de simulation à la structure 3D des hadrons.
Etude de la structure 3D des pions avec CLAS12

SL-DRF-24-0328

Domaine de recherche : Physique des particules
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire structure du nucléon (LSN) (LSN)

Saclay

Contact :

Maxime DEFURNE

Damien NEYRET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Maxime DEFURNE
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LSN

01 69 08 32 37

Directeur de thèse :

Damien NEYRET
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LSN

01 69 08 75 52

Labo : https://irfu.cea.fr/dphn/

En collaboration avec le laboratoire Thomas Jefferson (JLab) aux USA, les scientifiques du Laboratoire de structure du nucléon à l'Irfu cherchent à comprendre comment quarks et gluons s'assemblent pour former les hadrons tels que les protons, les neutrons et les pions. A JLab, un faisceau d'électrons de 11 GeV est envoyé sur une cible de protons. Ces protons sont constitués de trois quarks avec un nuage de paires quark/antiquark portant les mêmes nombres quantiques que le pion. Les électrons du faisceau vont interagir avec ces paires quark/antiquark, nous permettant de sonder leur structure assimilable à un pion. Plus précisément, nous nous intéresserons à la diffusion Compton profondément virtuelle (DVCS) renseignant sur les corrélations entre impulsion longitudinale et position transverse des quarks dans un pion. En d'autres termes, nous effectuerons la toute première étude tri-dimensionnelle de la structure d'un pion. Le/la doctorante analysera les données déjà collectées de CLAS12 afin d'isoler les collisions DVCS. Nous développerons un jumeau numérique de la chaîne simulation Geant4/reconstruction avec un conditional Generative Adversarial Network qui nous permettra de caractériser plus rapidement et plus justement le bruit de fond afin de le soustraire plus efficacement. Le doctorant voyagera deux à trois fois par an au JLab afin de participer aux prises de données en cours et au meeting de collaboration. Les résultats seront présentés en conférence internationale et publiés dans des journaux scientifiques.
Etude des premiers événements de désintégration double-bêta du Xénon-136 de l'expérience PandaX-III basées sur des techniques de réseaux neuronaux

SL-DRF-24-0392

Domaine de recherche : Physique des particules
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire structure du nucléon (LSN) (LSN)

Saclay

Contact :

Damien NEYRET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Damien NEYRET
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LSN

01 69 08 75 52

Directeur de thèse :

Damien NEYRET
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LSN

01 69 08 75 52

Voir aussi : https://pandax.sjtu.edu.cn/

La collaboration PandaX-III propose de déterminer si le neutrino est une particule de Majorana, c'est-à-dire sa propre antiparticule. Dans ce but cette collaboration internationale, à laquelle participe l'institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers (IRFU) du CEA Saclay, veut mettre en évidence des doubles désintégrations bêta du Xénon 136 sans émission simultanée de neutrino, où l'apparition des deux électrons n'est pas compensée par l'émission de deux anti-neutrinos. Une telle découverte violerait le principe de conservation du nombre leptonique, en contradiction avec le Modèle Standard de la physique des particules. Cette recherche d'événements rares nécessite l'utilisation d'une énorme quantité de Xénon 136, un site expérimental profond protégé des rayons cosmiques et non radioactif, le laboratoire souterrain de Jinping (CJPL, province du Sichuan, Chine), et une détection de très haute performance. La première phase de l'expérience vise à construire un premier module TPC (chambre à projection temporelle) de 145kg de Xénon, qui sera plus tard suivi de quatre autres modules de 200kg. Les TPC seront dotées de détecteurs capables de mesurer l'énergie des deux électrons bêta avec une excellente précision. Le premier module TPC sera mis en service vers la fin 2024. Le parcours des deux électrons émis lors de la désintégration double-bêta sera alors reconstruit afin de mesurer l'énergie initiale de ces électrons et de reconnaître la topologie de leurs trajectoires et de les différencier des événements de bruit de fond gammas qui n'émettent qu'un seul électron. Ce module sera équipé de détecteurs gazeux Micromegas qui présentent une bonne résolution en énergie et une très bonne radio-pureté limitant la présence de bruits de fond gammas de contamination radioactive.

La collaboration PandaX-III est en train de compléter la construction du premier module TPC. Celui-ci sera installé sur place au CJPL au cours de l'année 2024. Des algorithmes de reconstruction des données des détecteurs par réseaux neuronaux sont en cours de développement, afin de compléter les méthodes analytiques déjà implémentées dans l'environnement de reconstruction et d'analyse de données REST pour optimiser la sélection des événements double-bêta par rapport aux bruits de fond gammas et la qualité de la reconstruction de l'énergie des électrons. Ces algorithmes sont entraînés et testés au fur et à mesure sur des données Monte-Carlo. Les données d'un prototype de TPC de taille réduite seront aussi disponibles pour des tests des algorithmes en conditions réelles. Dès l'installation du premier module fin 2024 ces algorithmes seront utilisés pour la calibration des détecteurs et leur prise en compte dans l'analyse, et pour l'extraction des premiers résultats de physique sur la production des événements de désintégration double-bêta.

Le travail principal du doctorant sera de contribuer au développement des algorithmes de reconstruction des données par réseaux neuronaux, principalement en prenant en compte les imperfection des détecteurs (voies manquantes, inhomogénéité des performances, impuretés du gaz, etc...) et en implémentant dans REST les méthodes de correction des données nécessaires pour compenser ces imperfections. Ce travail impliquera l'étude des données de chambres de test, ainsi que de simulations Monte Carlo. D'autre part, dès que les données du premier module seront disponibles le doctorant participera à l'analyse de ces données et à l'extraction des résultats. Les résultats de ces études feront l'objet de publications et de présentations en conférence. L'étudiant pourra aussi participer à une R&D sur l'optimisation des détecteurs Micromegas afin d'améliorer leur résolution en énergie, ainsi que leur fonctionnement à haute pression et en environnement de Xénon gazeux.

Un stage de Master 2 de 4 à 6 mois pourra être effectué préalablement à cette thèse au sein du groupe PandaX-III du DPhN.
Mesure de la polarisation de l'hyperon Lambda dans les processus exclusifs profondément virtuels de production de mésons

SL-DRF-24-0386

Domaine de recherche : Physique des particules
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire structure du nucléon (LSN) (LSN)

Saclay

Contact :

Francesco BOSSU

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2024

Contact :

Francesco BOSSU
CEA - DRF/IRFU/SPhN


Directeur de thèse :

Francesco BOSSU
CEA - DRF/IRFU/SPhN


Cette thèse se concentre sur la mesure de la polarisation des hyperons Lambda dans des processus profondément virtuels de production exclusif de mesons. L'étude est ancrée dans une découverte surprenante des années 1970 : lors de collisions proton-béryllium, les hyperons Lambda ont montré une polarisation transverse, remettant en question les prédictions de la chromodynamique quantique perturbative. Des polarisations similaires ont depuis été observées dans divers systèmes de collisions.
Le sujet de recherche proposé exploite des réactions exclusives profondément virtuelles dans la diffusion électron-proton, ce qui permet un contrôle précis des états finaux et des polarisations initiales des particules. Plus précisément, la réaction e+p->e+Lambda+K+ est explorée pour éclairer la polarisation des hyperons Lambda. Ce processus est également sensible aux distributions généralisées de partons de transversité (GPD), encore très peu connues du nucléon, offrant des informations précieuses sur les propriétés du nucléon.
La thèse vise à analyser les données collectées avec l'expérience CLAS12 au Jefferson Laboratory (JLab, USA), en se focalisant sur les collisions e-p avec une cible NH3 polarisée longitudinalement. Des algorithmes d'apprentissage automatique et des simulations seront utilisés pour améliorer la reconstruction des données et la sélection des candidats d'événements. Le candidat contribuera également aux études de simulation pour les futurs détecteurs et leurs algorithmes de reconstruction pour l'Electron Ion Collider (EIC).
La recherche sera menée au sein du Laboratoire de Structure Nucléaire de CEA/Irfu. Des connaissances en physique des particules, en informatique (C++, Python) et une connaissance des détecteurs de particules sont souhaitable pour un démarrage rapide de l'analyse des données.
L'étudiant.e aura l'opportunité de collaborer avec des chercheurs locaux et internationaux, de participer à la collaboration CLAS, de rejoindre le groupe d'utilisateurs de l'EIC avec des voyages fréquents aux États-Unis pour la collecte de données et des workshops, et de présenter les résultats de sa recherche lors de conférences internationales.

• Physique nucléaire

• Physique des particules

 

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