5 sujets IRFU

Dernière mise à jour : 09-10-2020


• Astrophysique

• Physique des accélérateurs

• Physique nucléaire

 

Champ magnétique intergalactique et sursauts gamma avec CTA

SL-DRF-21-0143

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire d’Etudes des Phénomènes Cosmiques de Haute Energie (LEPCHE)

Saclay

Contact :

Renaud Belmont

Thierry STOLARCZYK

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2021

Contact :

Renaud Belmont
Université de Paris (Paris 7) - DRF/IRFU/DAP/LEPCHE


Directeur de thèse :

Thierry STOLARCZYK
CEA - DRF/IRFU/DAp/LEPCHE

+33 1 69 08 78 12

Page perso : http://irfu.cea.fr/Pisp/thierry.stolarczyk/

Labo : http://irfu.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=3709

Voir aussi : http://www.cta-observatory.org/

Le champ magnétique intergalactique qui baigne les vides cosmiques est très probablement une relique des premiers instants de l’Univers. Le but de cette thèse est de chercher les signatures de ce champ dans les observations de sursauts gamma à très haute énergie, et notamment de prédire les capacités du futur observatoire CTA à contraindre ses propriétés. Il s’agit d’un travail qui mêle étroitement modélisation théorique et analyse de données simulées de CTA.
Measuring the growth of massive structures in the distant Universe with deep spectroscopic surveys

SL-DRF-21-0166

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire de Cosmologie et d’Evolution des Galaxies (LCEG)

Saclay

Contact :

Emanuele DADDI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Emanuele DADDI
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCEG


Directeur de thèse :

Emanuele DADDI
CEA - DRF/IRFU/DAP/LCEG


A growing convergence of research lines point to the first massive structures, like groups and clusters, assembling in the distant Universe as rosetta-stone places to try to unveil important unsolved questions in galaxy and structures formation and evolution. This includes understanding the physical processes by which galaxies are fuelled by gas (which allows them to form their stars), by which galaxies change their structures, the role played by galaxy mergers, the feedback with their internal growing black holes, and interactions and the paths through which they eventually stop forming stars.



We propose a PhD project in which the student will participate to this research by working with a large international consortium that is building and will be using the new generation MOONS instrument for the Very Large Telescope in Chile, a giant multi-object spectrograph that will deliver simultaneous observations of 1000 spectra of galaxies selected over large areas. The consortium has been granted 200 observing nights to carry out a large extragalactic survey with many different science aims. The student will be responsible of the selection, observations, data reduction and interpretation of galaxies in the most massive and distant environments probed by the survey. Key science goals will include: 1) the estimate of the evolving number densities of these structures and comparison to theoretic models as a strong constrain to structure formation theory and baryon assembly; 2) the measurement of the statistical modulation of star formation activity in these environments as a test of cold accretion theories; 3) the measurement of the statistical progression of quenching as a function of structure mass and redshift, as a powerful test of quenching mechanisms.



This thesis will potentially provide a solid formation for the student in many aspects of observational cosmology, from observations at one of the best ground-based telescopes to data analysis and interpretation all the way possibly to modeling, based also on the interests of the students and on results.
Étude de l'émission rémanente des sursauts gamma cosmiques dans les rayons X avec SVOM/MXT

SL-DRF-21-0153

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Direction d’Astrophysique (DAP)

Laboratoire des spectro-Imageurs spatiaux (LISIS)

Saclay

Contact :

Diego GOTZ

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Diego GOTZ
CEA - DRF/IRFU/DAP/LISIS

+33-1-69-08-59-77

Directeur de thèse :

Diego GOTZ
CEA - DRF/IRFU/DAP/LISIS

+33-1-69-08-59-77

Voir aussi : http://www.svom.fr

SVOM est une mission spatiale dédiée à l’étude des sursauts gamma cosmiques et d’autres sources transitoires et multi-messagers. C’est un projet bilatéral développé entre la France et la Chine et son lancement est prévu en juin 2022.



La charge utile de SVOM est composée d’un ensemble unique d’instruments multi-longueur d’onde, sensibles des rayons gamma jusqu’à la bande visible. Font également partie de la mission SVOM des télescopes robotiques au sol, distribués autour de la Terre pour permettre un suivi rapide des sources détectés par SVOM. La partie embarquée des instruments de SVOM se compose d’ECLAIRs, un télescope à masque codé sensible dans la bande 4-150 keV, du GRM un spectromètre gamma (20 keV – 5 MeV), et de deux télescopes de suivi, VT (sensible à la lumière visible) et MXT (0.2-10 keV) Le Microchannel X-ray Telescope (MXT) est un télescope X compact et son but principal de MXT est de localiser précisément les contreparties X des sursauts de SVOM et d’en étudier en détail les caractéristiques spectrales et temporelles.



Les sursauts gamma cosmiques sont produits soit par le collapse d’une étoile massive (> 50 fois la masse du soleil), soit par la coalescence de deux objets compacts (probablement deux étoiles à neutrons). Dans les deux scenari une émission de courte durée (typiquement < 100 s) est mesurée, suivie sur une échelle de temps plus longue (heures, jours, semaines) d’une émission à des longueurs d’ondes plus grandes (X jusqu’à radio). Cette dernière nous donne des informations sur les processus d’émission à la source, ainsi que sur son environnement et les astres qui l’ont générée (progéniteurs).



L’étudiant.e en thèse va d’abord contribuer à l’analyse des données de calibration de MXT et leur analyse permettra une caractérisation complète des propriétés spectrales et spatiales du télescope. En particulier l’étudiant.e sera responsable de la production de la matrice de réponse spectrale avant le lancement et de sa mise à jour régulière pendant la mission en analysant les données de calibration en vol.



L’étudiant.e fera partie de l’équipe scientifique de MXT et sera appélé.e à participer aux astreintes des "avocats sursauts" pour valider les alertes de SVOM. Son expertise acquise par l’activité de de calibration lui permettra d’analyser, dès le début de la mission, de façon efficace les données de vol dans le un contexte multi-longueur d’onde de SVOM. S’en suivra une analyse phénoménologique claire des rémanences de sursauts de SVOM. La phase initiale de la rémanence en X peut d’ailleurs donner des indications très intéressantes y compris sur la nature des progéniteurs, grâce par exemple à l’étude et l’interprétation des phases dites « de plateau » des courbes de lumière.

Optimisation du booster pour le collisionneur électrons-positrons FCC-ee

SL-DRF-21-0083

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

Département des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme (DACM)

Laboratoire d’Etudes et de Développements pour les Accélérateurs (LEDA)

Saclay

Contact :

Antoine CHANCE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-11-2020

Contact :

Antoine CHANCE
CEA - DRF/IRFU/DACM/LEDA

(+33) 1 69 08 17 19

Directeur de thèse :

Antoine CHANCE
CEA - DRF/IRFU/DACM/LEDA

(+33) 1 69 08 17 19

Labo : http://irfu.cea.fr/dacm/

Voir aussi : https://home.cern/science/accelerators/future-circular-collider

Une question centrale actuelle en physique des particules est de comprendre l'origine de la masse des particules, par l'exploration des propriétés du boson de Higgs, en particulier son interaction avec lui-même. Un collisionneur électron-antiélectron est alors un outil de choix permettant de faire de la physique de précision. Dans ce cadre, le projet « Future Circular Collider Innovation Study » (FCCIS) a pour but de livrer un rapport conceptuel détaillé et donner un plan d'implémentation à long terme et pérenne d'un collisionneur électron-antiélectron de 100 km de long au CERN.

Le doctorant rejoindra une collaboration comprenant plusieurs laboratoires de renommée internationale comme le CERN, DESY, l’INFN ou KIT. La thèse portera sur le booster, l'anneau chargé d'accélérer les électrons jusque l'énergie nominale avant injection dans le collisionneur. Le booster présente plusieurs défis.

i)l’énergie d’injection. Le doctorant fixera l'énergie minimale admissible pour injecter dans le booster ; ce choix aura un fort impact sur le complexe d’injection et sur son coût.

ii) l’optique de l’anneau. Le doctorant proposera différentes optiques et des solutions innovantes pour accélérer l'obtention des conditions d'équilibre.

iii) l'injection dans le collisionneur. Le doctorant étudiera comment injecter dans l'anneau et concevra les lignes de transport jusqu'au collisionneur.

Le doctorant utilisera le code MAD-X, code de référence développé au CERN, pour les calculs d’optique.
RECHERCHE DE LA DÉSINTÉGRATION NUCLÉAIRE EN DEUX PHOTONS

SL-DRF-21-0139

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (DPhN)

Laboratoire études du noyau atomique (LENA) (LENA)

Saclay

Contact :

Wolfram KORTEN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Wolfram KORTEN
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LENA

+33169084272

Directeur de thèse :

Wolfram KORTEN
CEA - DRF/IRFU/DPhN/LENA

+33169084272

Page perso : https://www.researchgate.net/profile/Wolfram_Korten

Labo : http://irfu.cea.fr/dphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_sstheme.php?id_ast=293

Voir aussi : https://www.gsi.de/en/work/research/appamml/atomic_physics/experimental_facilities/esr.htm

La désexcitation nucléaire en deux photons, c.à.d. la décroissance par émission de deux rayons gamma, est un mode de désexcitation rare du noyau atomique, au cours duquel un noyau excité émet deux rayons gamma simultanément pour revenir à l’état fondamental. Les noyaux pair-pair ayant un premier état excité 0+ sont des cas favorables pour rechercher la décroissance double gamma puisque l'émission d'un seul rayon gamma est strictement interdite pour les transitions 0+ -> 0+ par conservation du moment angulaire. Cette décroissance présente toujours un très petit rapport d’embranchement (<1E-4) en comparaison avec les autres modes de désexcitation possibles, soit par l'émission d'électrons de conversion interne (ICE) soit la création de paires positron-électron (e+-e-) (IPC). Nous utiliserons donc une nouvelle technique pour rechercher la décroissance double gamma: l’étude de la désexcitation d’un état isomérique 0+ de basse énergie dans les ions nus, c.-à-d. entièrement épluchés de leurs électrons atomiques. L'idée de base de l’expérience est de produire, sélectionner et stocker les noyaux dans leur état isomérique 0+ dans l’anneau de stockage de l’installation GSI en Allemagne. Lorsque le noyau est entouré du cortège électronique l'état 0+ excité est un état isomérique à durée de vie assez courte, de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de nanosecondes. Toutefois, aux énergies relativistes disponibles à GSI, tous les ions sont entièrement épluchés de leurs électrons atomiques et la désexcitation par ICE n'est donc pas possible. Si l'état d'intérêt est situé en dessous du seuil de création de paires, le processus IPC n'est pas possible non plus. Par conséquent, les noyaux nus sont piégés dans un état isomérique de longue durée de vie, qui ne peut se désintégrer que par émission de deux rayons gamma vers l'état fondamental. La désexcitation de l'isomère serait identifiée par spectroscopie de masse Schottky (SMS) à résolution temporelle. Cette méthode permet de distinguer l'isomère de l'état fondamental par la (très légère) différence de leur temps de révolution dans l’ESR, et d'observer la disparition du pic de l'isomère dans le spectre de masse aveI un temps de décroissance caractéristique. L'expérience pour rechercher la décroissance double gamma dans les isotopes 72Ge and 70Se a été accepté par le comité d'expériences de GSI et son réalisation est prévu en 2021/22.

 

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