Les sujets de thèses

Dernière mise à jour : 04-12-2016

46 sujets IRFU

• Astroparticules

• Astrophysique

• Energie, thermique, combustion, écoulements

• Informatique et logiciels

• Interactions rayonnement-matière

• Physique nucléaire

• Physique des particules

• Physique du solide, surfaces et interfaces

• Physique nucléaire

 

Mesure de la masse du quark top par des méthodes innovantes dans l’expérience ATLAS au LHC

SL-DRF-17-0127

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Contact :

Frédéric DELIOT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Frédéric DELIOT

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

0169086628

Directeur de thèse :

Frédéric DELIOT

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

0169086628

Le quark top joue un role particulier dans le modèle standard de la physique des particules. En effet même après la découverte du boson de Higgs, le quark top est encore la particule élémentaire la plus lourde connue à ce jour. Une détermination précise de la masse du quark top est essentiel dans le modèle standard en particulier pour estimer la stabilité de notre vide.

La masse du quark top est maintenant mesurée avec une grande précision (autour de 0.5%) par des méthodes dites « standard ». Malgré cette précision, de nombreuses questions demeurent. En effet en raison du fait que le quark top est une particule colorée, il n’est pas trivial de savoir quelle est la masse qui est vraiment mesurée en utilisant ces méthodes standard.



Une manière de dépasser ces limitations est de déterminer expérimentalement la masse du quark top par des méthodes alternatives. Ces méthodes peuvent reposer sur moins d’inputs Monte Carlo ou peuvent avoir moins de sensibilités aux erreurs systématiques que les méthodes standard.



Par exemple, une alternative très prometteuse est de mesurer la masse du quark top dans des événements où un des quarks top se désintègrent leptoniquement et avec un J/’’ créé dans la fragmentation du quark b. La masse du quark top peut alors être extraite à partir de la masse invariant des deux muons provenant du J/’’ et du lepton chargé.



Avec l’ensemble des données accumulées par le détecter Atlas à la fin du Run 2 du LHC en 2018, le doctorant pourra explorer ces méthodes innovantes de mesure de la masse du quark top dont certaines, comme les mesures avec le J/’’, ont le potentiel d’obtenir la meilleure mesure de ce paramètre fondamental du modèle standard.

RECHERCHE DE RÉSONANCES SE DÉSINTÉGRANT EN PAIRES DE BOSONS DE JAUGE (WW, WZ, ZZ) AVEC LE DÉTECTEUR ATLAS & ÉTUDE DES PERFORMANCES DES NOUVELLES CHAMBRES MICROMEGAS DE CE DÉTECTEUR

SL-DRF-17-0159

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Contact :

Jean-Francois Laporte

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2016

Contact :

Jean-Francois Laporte

CEA - DRF/IRFU/SPP/Atlas

01 69 08 37 49

Directeur de thèse :

Jean-Francois Laporte

CEA - DRF/IRFU/SPP/Atlas

01 69 08 37 49

Cette thèse comporte deux parties. Il s'agit d'une part de rechercher des résonances à haute masse se désintégrant en paires de bosons de jauge (WW, WZ, ZZ) avec les données de l'expérience ATLAS, et d'autre part de contribuer aux études des performances des nouvelles chambres Micromegas de ce détecteur.



Différentes extensions du modèle standard prédisent l'existence de nouvelles particules de désintégrant en deux bosons de jauge. L’échelle de masse de ces nouvelles particules, de l'ordre du TeV, est accessible par les expériences du LHC. La recherche des deux bosons de l’état final se fera dans les deux canaux complètement leptonique et semi-leptonique, où un des deux bosons de jauge se désintègre en jets hadroniques. Les performances de la reconstruction de leptons et de jets de haute énergie seront d'abord établies. Ensuite les bruits de fond pouvant ressembler au signal recherché seront estimés. Enfin un travail

particulièrement important consistera à évaluer la signification statistique des résultats obtenus, qu'un signal soit observé (estimation de la masse, des nombres quantiques de la résonance) ou non (limites sur les paramètres des modèles théoriques recherchés).



Afin de pleinement exploiter le potentiel de découverte du LHC, la luminosité instantanée de l’accélérateur augmentera drastiquement dans les prochaines années. Cette augmentation impose la mise en place d'un nouvel appareillage, notamment d'un ensemble de chambres Micromegas devant être installées en 2020. L’étudiant contribuera à la construction et la validation de ces chambres, en particulier par l'analyse des mesures de contrôle qualité au cours de la production des chambres ainsi que des données de tests sous rayons cosmiques.

Physique de Neutrinos avec des bolometres scintillants de Tungstate de Cadmium

SL-DRF-17-0305

Domaine de recherche : Astroparticules
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Edelweiss (Edelweiss)

Saclay

Contact :

Claudia Nones

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Claudia Nones

CEA - DRF/IRFU/SPP/Edelweiss

0169083520

Directeur de thèse :

Claudia Nones

CEA - DRF/IRFU/SPP/Edelweiss

0169083520

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Pisp/claudia.nones/

Voir aussi : http://www.csnsm.in2p3.fr/Equipe-Detecteurs-Cryogeniques

Pourquoi les neutrinos sont-ils si légers’ Quelle est la valeur absolue des leurs masses’ Le neutrino est-il égal à son antiparticule, comme un photon ou un pion neutre, ou en différe-t-il comme un neutron’ Malgré les progrés impressionnants que nous avons faits récemment sur la connaissance de cette particule, la liste des questions ouvertes est encore très longue. Et les réponses sont d'une importance capitale pour comprendre les interactions fondamentales des particules et l'évolution de l'Univers. La double désintégration beta sans émission de neutrinos est une transition nucléaire hypothétique et rarissime qui peut clarifier la plupart de ces problèmes intrigantes. Si elle est découverte, elle peut fixer l'échelle de masse des neutrinos, aider à déterminer l'ordre de ses trois masses et démontrer que le neutrino est effectivement égal à son antiparticule, comme Majorana l'avait envisagé il y a plus de quatre-vingts ans. Dans ce projet de thèse, nous proposons de développer une méthode puissante pour étudier la désintégration double-beta de l'isotope Cd-116, l'un des candidats les plus prometteurs à cette transition nucléaire, dans le cadre d'une collaboration internationale. Au cours de la première année, une matrice de quatre détecteurs spéciaux à basse température contenant environ 400 g de Cd-116 sera développée et testée. Ces dispositifs, opérés à une température proche du zéro absolu, seront capables de rejeter le fond de particule alpha, l'effet parasite le plus nocif, en mesurant simultanément les phonons et les photons générés par chaque interaction. La deuxième année, les détecteurs seront installés et optimisés dans le laboratoire souterrain de Modane pour lancer une expérience pilote. Au cours de la troisième année, les données de l'expérience seront collectées et analysées, fournissant des limites compétitives sur l'échelle de masse des neutrinos, dans la région de la fraction de l'eV.

Analyse en temps réel du ciel transitoire avec CTA

SL-DRF-17-0566

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

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

Saclay

Contact :

Thierry STOLARCZYK

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2017

Contact :

Thierry STOLARCZYK

CEA - DRF/IRFU/SAp/LEPCHE

+33 1 69 08 78 12

Directeur de thèse :

Thierry STOLARCZYK

CEA - DRF/IRFU/SAp/LEPCHE

+33 1 69 08 78 12

Voir aussi : http://neutrini.free.fr

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

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

L’observatoire CTA est sur le point de révolutionner notre vision du ciel à très haute énergie grâce à des performances 10 fois supérieures aux instruments existants et à des capacités inédites pour la recherche de contreparties aux sources transitoires. L’objectif de la thèse est de participer au démarrage de l’instrument en contribuant à la mise au point de la chaîne de reconstruction des rayons gamma, en l’optimisant pour la recherche de sources transitoires en temps réel, et en analysant ses performances.

Comprendre la formation des galaxies a grand redshift avec ALMA

SL-DRF-17-0025

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

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

Saclay

Contact :

Emanuele DADDI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Emanuele DADDI

CEA - DSM/IRFU/SAp/LCEG

Directeur de thèse :

Emanuele DADDI

CEA - DSM/IRFU/SAp/LCEG

A major question in observational cosmology is understanding the motivation for the strong rise of star formation in galaxies in the distant Universe up to the cosmic peak observed at z~1-3. Answering this question requires observations of molecular and atomic gas emission lines for large numbers of distant galaxies and insights into the physics of their interstellar medium, i.e, the gaseous reservoirs from which stars are made and galaxies form. We have already obtained substantial allocations of observing time with ALMA in Cycle3 and Cycle4 to observe the first large, statistical sample of 100+ galaxies at 1

Contraindre le modèle de gravité modifiée du Galiléon par la mesure du taux de croissance des structures dans les données du spectrographe eBOSS

SL-DRF-17-0429

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Bao

Saclay

Contact :

Vanina RUHLMANN-KLEIDER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Vanina RUHLMANN-KLEIDER

CEA - DRF/IRFU/SPP/Bao

01 69 08 61 57

Directeur de thèse :

Vanina RUHLMANN-KLEIDER

CEA - DRF/IRFU/SPP/Bao

01 69 08 61 57

L’accélération tardive de l’expansion de l’Univers, mise en évidence à la fin des années 90 et confirmée depuis par les mesures cosmologiques toujours plus précises, reste inexpliquée. La modification de la relativité générale aux échelles cosmologiques offre une piste intéressante. Le modèle du Galiléon est l’un des rares modèles de gravité modifiée viables théoriquement. De plus, il offre une description des mesures actuelles en aussi bon accord que le modèle de la constante cosmologique. Parmi ces mesures, celle du taux de croissance des structures est le moyen le plus direct de tester des déviations éventuelles par rapport à la relativité générale, puisque la gravité est le moteur de la formation des grandes structures de l’Univers. Cette thèse propose de confronter le modèle du Galiléon aux mesures du taux de croissance des structures à l’aide des observations du spectrographe eBOSS. Celles-ci permettront de mesurer le taux de croissance dans une gamme de décalage spectral de 0.6 à 2.4, largement inexplorée jusqu’à présent. Le projet eBOSS est l’un des trois programmes de la collaboration internationale SDSS-IV regroupant plusieurs centaines de physiciens, ingénieurs et étudiants de 59 instituts issus de 11 pays. Les observations sont faites sur le télescope de 2,5m de l'observatoire d'Apache Point au Nouveau Mexique. Le candidat pour cette thèse doit être animé d’une solide formation en cosmologie et d’une forte motivation à travailler à la fois sur les aspects d’analyse de données et de phénoménologie. Une très bonne maîtrise des langages informatiques et des techniques statistiques sera un atout.

Couplage accrétion-éjection dans les microquasars

SL-DRF-17-0326

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

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

Saclay

Contact :

Stéphane CORBEL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2017

Contact :

Stéphane CORBEL

Université Paris 7 - DRF/IRFU/SAP/LEPCHE

01 69 08 45 62

Directeur de thèse :

Stéphane CORBEL

Université Paris 7 - DRF/IRFU/SAP/LEPCHE

01 69 08 45 62

Voir aussi : http://www.chaos-project.fr/

Les systèmes binaires X à jet (nommés microquasars) représentent d’excellents laboratoires pour tester les phénomènes physiques dans des environnements extrêmes. Ils sont composés d’une étoile compagnon «normale» et d’un astre compact pouvant être un trou noir ou une étoile à neutrons.



Le but de cette thèse sera d'étudier les activités de trous noirs binaires récemment découverts dans notre Galaxie. Notre groupe a été aux avant-plans de campagnes d'observations multi-longueurs d'onde (notamment radio, X et gamma), et l'objectif principal de la thèse sera donc d'étudier les connexions possibles existant entre ces différents domaines (et donc les processus physiques associés). Notamment nous nous focaliserons sur les corrélations éventuelles entre les propriétés des jets relativistes (puissance des jets) avec celles du flot d’accrétion interne (émission thermique et non thermique) et la modélisation de ces objets.

Dissipation de marée dans les étoiles: transport de moment cinétique interne et magnétisme

SL-DRF-17-0546

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

Laboratoire Dynamique des Etoiles et de leur Environnement (LDEE)

Saclay

Contact :

Stéphane MATHIS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Stéphane MATHIS

CEA - DRF/IRFU/SAp/LDEE

0169084930

Directeur de thèse :

Stéphane MATHIS

CEA - DRF/IRFU/SAp/LDEE

0169084930

Depuis la découverte de la première exoplanète il y a une vingtaine d’années, l’astrophysique a connu une véritable révolution. Environ 3000 exoplanètes ont ainsi été découvertes et caractérisées autour d’étoiles de différentes masses et d’âges différents, et ce au sein de systèmes planétaires présentant des architectures orbitales très différentes de celle de notre Système Solaire. Ces découvertes ont de profondes répercutions sur notre compréhension de la formation, de l’évolution et de la stabilité des systèmes planétaires, dont notre Système Solaire.



Pour les planètes de courtes périodes orbitales déjà découvertes et celles qui seront détectées et caractérisées par les missions spatiales CHEOPS (ESA) et TESS (NASA) à partir de début 2018, puis PLATO (ESA) en 2024 (missions pour lesquelles les chercheurs du Service d’Astrophysique – Laboratoire AIM du CEA sont partie prenante), le rôle de l’étoile hôte est incontournable. En effet, la présence de planètes proches induit au sein de l’étoile des écoulements de marées (comme les marées océaniques sur Terre). La dissipation de ces écoulements modifie l’orbite des planètes proches et peut impacter la rotation de l’étoile (e.g. Bolmont & Mathis 2016). Pour comprendre l’évolution des systèmes étoile-planète(s) proches, il faut donc modéliser de manière réaliste les écoulements de marées dans les étoiles et leur dissipation (e.g. Zahn 1975, Ogilvie & Lin 2004-07, Ogilvie 2013), et ce en fonction des paramètres de structure et de la dynamique de l’étoile hôte. En effet, il a été démontré que la dissipation des écoulements de marées peut varier sur plusieurs ordres de grandeur en fonction de la masse, de l’âge, de la rotation et de la rotation différentielle de l’étoile (e.g. Mathis 2015, Mathis et al. 2016, Baruteau & Rieutord 2013, Guenel et al. 2016), conduisant à des évolutions orbitales très différentes suivant ces propriétés de l’étoile hôte (e.g. Bolmont & Mathis 2016).



L’objectif de cette thèse est de modéliser pour la première fois la dissipation de marée dans les étoiles de faibles masses en prenant en compte le transport de moment cinétique interne induit par les ondes de marées (Favier et al. 2014) et le champ magnétique (e.g. Wei 2016), en particulier dans l’enveloppe convective de l’étoile qui est le siège de la génération du champ magnétique par effet dynamo. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet européen ERC SPIRE (Stars: dynamical Processes driving tidal Interactions, Rotation and Evolution). Elle se déroulera au sein du Laboratoire Dynamique des Etoiles et de leur Environnement au CEA, l’un des groupes de recherche en pointe au niveau international dans la modélisation des écoulements de marées. Les prédictions obtenues seront cruciales pour l’exploitation scientifique des missions spatiales à venir (CHEOPS et TESS) et en préparation (PLATO).



Bibliographie :

- Baruteau & Rieutord 2013, Journal of Fluid Mechanics, 719, 47

- Bolmont & Mathis 2016, Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 126, 275

- Guenel, Baruteau, Mathis & Rieutord 2016, Astronomy & Astrophysics, 589, A22

- Favier, Barker, Baruteau, Ogilvie, 2014, Monthly Noticies of the Royal Astronomical Society, 439, 845

- Mathis 2015, Astronomy & Astrophysics, 580, L3

- Mathis, Auclair-Desrotour, Guenel, Gallet, Le Poncin-Lafitte 2016, Astronomy & Astrophysics, 592, 33

- Ogilvie 2013, Monthly Noticies of the Royal Astronomical Society, 429, 613

- Ogilvie & Lin 2004, The Astrophysical Journal, 610, 477

- Ogilvie & Lin 2007, The Astrophysical Journal, 661, 1180

- Wei 2016, The Astrophysical Journal, 828, 30

- Zahn 1975, Astronomy & Astrophysics, 41, 329

Etude de l'énergie noire avec les forêts Lyman-alpha des quasars du relevé eBOSS

SL-DRF-17-0232

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Bao

Saclay

Contact :

Jean-Marc LE GOFF

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Jean-Marc LE GOFF

CEA - DRF/IRFU

01 6908 3962

Directeur de thèse :

Jean-Marc LE GOFF

CEA - DRF/IRFU

01 6908 3962

Les forêts Lyman-alpha des quasars sondent la densité d’hydrogène sur la ligne de visée du quasar et permettent de mesurer l’échelle des oscillations acoustiques de baryons (BAO) dans la fonction de corrélation de la densité d’hydrogène. Cette échelle BAO est une règle standard qui permet de mesurer le taux d’expansion de l’Univers et donc de contraindre les modèles d’énergie noire. L’échelle BAO a été mesurée dans la forêt Lyman-alpha pour la première fois en 2013 par SDSS III / BOSS. Dans le cadre de SDSS IV / eBOSS, on se propose dans un premier temps de mesurer la corrélation croisée entre la position des quasars et la forêt Lyman-alpha. La prise de données a commencé en 2014 et se terminera en 2019 ou 2020, ce qui permettra au doctorant de disposer de l’ensemble des donnés. Il faudra ensuite extraire l’échelle BAO de la fonction de corrélation puis utiliser ce résultat pour étudier différents modèles d’énergie sombre. Le doctorant participera également à l’élaboration de simulations de spectres de quasars avec une corrélation physique. Il faudra ensuite produire un grand nombre de simulations. Ces simulations seront développées à la fois pour eBOSS et pour Desi, qui fait partie de la génération suivante de relevés.

Le doctorant sera dans un cadre favorable car les équipes françaises (APC et CEA Saclay) ont un rôle leader au sein de SDSS sur les études Lyman-alpha. Il développera ses connaissances et capacités en cosmologie, statistique, traitement et ajustement de données, étude des effets systématiques, utilisation d’outils mathématiques comme les transformées de Fourier discrètes, et informatique: Python et éventuellement C et C++, gestion de grande quantités de données et utilisation de ferme de processeur. Il présentera ses travaux en anglais lors de téléconférences hebdomadaires et de réunions de collaboration aux Etats Unis et en Europe.

Etude de la formation des étoiles massives

SL-DRF-17-0505

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

Laboratoire de Théorie et de Modélisation

Saclay

Contact :

Matthias GONZALEZ

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Matthias GONZALEZ

Université Paris Diderot - DSM/IRFU/SAp/LMPA

33 1 69 08 17 79

Directeur de thèse :

Matthias GONZALEZ

Université Paris Diderot - DSM/IRFU/SAp/LMPA

33 1 69 08 17 79

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Pisp/matthias.gonzalez/

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sap/

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Projets/COAST/

Contrairement au cas des étoiles de faible masse, le scénario exact de formation des étoiles massives est encore sujet à débat avec deux problématiques majeures : la fragmentation initiale (les régions de formation d’étoiles massives contiennent un grand nombre de masse de Jeans) et la pression de radiation (la luminosité des étoiles massives est suffisamment élevée pour contrebalancer l’effondrement gravitationnel). Pour chacune de ces problématiques, il a été proposé différents modèles : Bonnell et al. 2004 et McKee & Tan 2003 pour la fragmentation, Yorke & Sonnhalter 2002 et Rosen et al. 2016 pour la pression de radiation. Ces modèles sont encore débattus aujourd’hui, en partie car les simulations numériques sont encore très limitées (de par leurs conditions initiales idéalisées ou les processus physiques modélisés). Le but de cette thèse est de mener des simulations numériques de magnéto-hydrodynamique radiative afin de mieux contraindre les différents scénarios de formation des étoiles massives actuellement proposés et de confronter les résultats numériques aux observations (ALMA par exemple).

Evolution de la dynamique interne et de surface des étoiles à travers l’astérosismologie.

SL-DRF-17-0373

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

Laboratoire Dynamique des Etoiles et de leur Environnement (LDEE)

Saclay

Contact :

Rafael A. Garcia

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Rafael A. Garcia

CEA - DSM/IRFU/SAp/LDEE

0169082725

Directeur de thèse :

Rafael A. Garcia

CEA - DSM/IRFU/SAp/LDEE

0169082725

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sap/LDEE/index.php

Le but de cette thèse sera de mieux contraindre les processus dynamiques dans les intérieurs stellaires (principalement les géantes rouges) et ainsi pouvoir améliorer les modèles de structure et d’évolution stellaire pour ainsi avoir entre autres, une meilleure détermination des âges stellaires cruciaux pour la physique stellaire, planétaire et galactique. Cela aura un fort impact sur les missions NASA Kepler, K2 et TESS (lancement prévu fin 2017) ainsi que sur la mission ESA GAIA pour laquelle, les estimations des âges sont calibrées à partir des mesures sismiques. Cette thèse permettra simultanément de préparer la mission ESA/M3 PLATO pour laquelle le CEA (DRF/IRFU/SAp) est très impliqué, autant sur le hardware (seul laboratoire Français impliqué) que sur la préparation scientifique.



L'Univers transitoire avec MeerKAT

SL-DRF-17-0325

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

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

Saclay

Contact :

Stéphane CORBEL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2017

Contact :

Stéphane CORBEL

Université Paris 7 - DRF/IRFU/SAP/LEPCHE

01 69 08 45 62

Directeur de thèse :

Stéphane CORBEL

Université Paris 7 - DRF/IRFU/SAP/LEPCHE

01 69 08 45 62

Voir aussi : http://www.ast.uct.ac.za/thunderkat

En 2017, un nouvel observatoire va entrer en service avec le déploiement de MeerKAT en Afrique du Sud. Avec l’installation de 64 paraboles en Afrique du Sud, MeerKAT sera l’instrument radio le plus sensible au monde dans la gamme de fréquence considérée. Il constituera le cœur de SKA1-Mid, l’instrument le plus novateur du 21ème siècle dont la construction va se poursuivre autour de MeerKAT.



Différents larges programmes d’observations ont été sélectionnés et cette thèse s’inscrit dans le cadre du programme « ThunderKAT ». Ce programme a pour objectif de détecter, d’identifier et de comprendre les phénomènes violents de l’Univers à partir de leur émission radio (souvent conjointement avec d’autres longueurs d’onde). Ce programme vise à explorer les propriétés des phénomènes éruptifs (trous noirs en activité, sursauts gamma, …), explosif (e.g. supernovae), voire phénomènes inconnus (contrepartie électromagnétique d’un épisode gravitationnel, sursaut radio rapide, éruption radio d’origine inconnue …).

L'effet de lentille gravitationnelle faible: mesure des formes de galaxies pour tester les lois de la gravité aux échelles cosmologiques

SL-DRF-17-0152

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

Laboratoire CosmoStat (LCS)

Saclay

Contact :

Martin Kilbinger

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Martin Kilbinger

CEA - DRF/Irfu/SAp/LCS

01 69 08 17 53

Directeur de thèse :

Martin Kilbinger

CEA - DRF/Irfu/SAp/LCS

01 69 08 17 53

L'effet de lentille gravitationnelle faible de´signe les distortions d'image des galaxies a` tre`s haut redshift dues aux structures a` grande e´chelle. Ceci est est une des sondes cosmologiques les plus importantes pour e´tudier le secteur sombre de l'univers. Pour quantifier ces distortions, il est ne´cessaire de mesurer les formes de ces galaxies a` tre`s haute pre´cision. Due à la petite taille et à la luminosité très faible de ces galaxies, cela constitue l'un des de´fis majeurs de l'analyse de lentille gravitationnelle faible.



Cette thèse aura pour but d'analyser des donne´es d'images optiques de grand champ, et de mesurer des formes de galaxies d'arrie`re-plan, pour cre´er des cartes de matière noire. Ces cartes seront intercorrelées avec des cartes de densité de galaxies d'avant-plan issues des relevés spectroscopiques. Ces correlations croisées nous permettront d'établir une distinction entre la relativité générale et des théories de gravité modifiée.



L'étudiant se servira de techniques de pointe de traitement d'image et de statistique. Ce travail servira comme un jalon important pour la mission spatiale européenne Euclid, et contribuera à la préparation de cette expérience cosmologique ultime pour avancer notre compréhension des lois dans l'univers.



L’évolution des microquasars à trous noirs durant leurs éruptions via une approche spectro-temporelle

SL-DRF-17-0014

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

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

Saclay

Contact :

Jérôme RODRIGUEZ

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Jérôme RODRIGUEZ

CEA - DRF/IRFU/SAp/LEPCHE

01 69 08 98 08

Directeur de thèse :

Jérôme RODRIGUEZ

CEA - DRF/IRFU/SAp/LEPCHE

01 69 08 98 08

Le but de la thèse est d'étudier les phénomènes d'accrétion-éjection au sein des microquasars (binaires X à jet) via une approche spectro-temporelle des émissions de haute énergie (rayon X et gamma mou).

On analysera de manière cohérente et systématique l'évolution spectrale des sources au cours de leurs éruptions tout en dressant, en parallèle, une carte des différents types de variabilités et les éventuels liens avec les saveurs spectrales.

Dans le domaine temporel une attention particulière sera portée sur les oscillations quasi-périodiques du flux (de fréquences comprises entre typiquement 0.1 et 500 Hz) afin de comprendre leur origine physique. Pour ce faire une approche originale sera d'établir leur spectre en énergie et de le modéliser avec des processus physique.



Le travail pourra être initiés au cours d'un stage de master 2 d'au moins 3 mois.

Pré-requis: master 2 (ou équivalent) avec option astrophysique. Connaissances de base en astrophysique des hautes-énergies.

Mesure des paramètres cosmologiques avec le catalogue d'amas de galaxies d'Euclid

SL-DRF-17-0072

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Cosmologie Millimétique

Saclay

Contact :

Jean-Baptiste Melin

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Jean-Baptiste Melin

CEA - DSM/IRFU/SPP/Cosmo mm

01 69 08 73 80

Directeur de thèse :

Jean-Baptiste Melin

CEA - DSM/IRFU/SPP/Cosmo mm

01 69 08 73 80

Euclid est un satellite de l’agence spatiale européenne dont le lancement est prévu en 2020. Outre l’observation de l’effet de lentille gravitationnelle (weak lensing WL) et des corrélations spatiales des galaxies (oscillations acoustiques des baryons BAO et redshift-space distortions RSD), Euclid détectera environ 100000 amas de galaxies (Clusters of Galaxies CG) entre redshift z=0 et z=2. Ces amas permettront de mesurer les paramètres cosmologiques indépendamment du WL, des BAO et des RSD.

La collaboration Euclid développe actuellement des outils d’extraction d’amas de galaxies sur simulations et compare leurs performances. L’objectif de cette thèse est de mettre au point l’étage supérieur qui permet de déduire la mesure des paramètres cosmologiques à partir du catalogue d’amas d’Euclid. Cet étage est appelé fonction de vraisemblance (likelihood).

Elle est au cœur de l’analyse cosmologique avec les amas. Elle demande une compréhension fine de la fonction de sélection du catalogue (proportion d’amas détectés sur le ciel par rapport au nombre total d’amas) et du lien entre la quantité observée par Euclid (nombre de galaxies dans chaque amas) et la quantité liée aux modèles théoriques (la masse). L’Irfu/SPP a développé une expertise sur la fonction de vraisemblance du catalogue d’amas du satellite Planck. Le travail proposé consiste à construire la fonction de vraisemblance Euclid en partant des acquis de Planck. Il faudra, dans un premier temps, adapter l’outil aux catalogues optiques puis, dans un second temps, le refondre pour dépasser les limites formelles actuelles. L’outil devra être capable d’ajuster à la fois paramètres cosmologiques et paramètres de nuisance liés à la physique des amas, qui étaient découplés pour l’analyse Planck.

Neutrinos et matière noire sous le regard des quasars

SL-DRF-17-0004

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Bao

Saclay

Contact :

Nathalie Palanque-Delabrouille

Frédéric BOURNAUD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Nathalie Palanque-Delabrouille

CEA - DRF/IRFU/SPP/Bao

0169083962

Directeur de thèse :

Frédéric BOURNAUD

CEA - DRF/IRFU/SAp/LCEG

01 69 08 55 08

Grâce aux observations du fond diffus cosmologique et de l’agencement des galaxies dans l’Univers, la cosmologie est à présent entrée dans l’ère de la précision. Aux grandes échelles, le modèle cosmologique Lambda-CDM est en accord avec la grande majorité des données. Pourtant, certains points demeurent non résolus ou mal compris, tels la nature de la matière noire ou le rôle précis des neutrinos en cosmologie. L’objectif de cette thèse est d’aborder ces questions à la fois sur le plan expérimental et sur le plan théorique, en tirant profit des informations contenues dans les forêts Lyman-apha. D’une part l’étudiant analysera le plus grand lot de spectres de quasars disponibles à ce jour (expériences BOSS, eBOSS, données VLT) pour en extraire les informations clefs sur la forêt Lyman-alpha. D’autre part, il étudiera, au moyen de simulations numériques de pointe, les processus baryoniques à l’échelle galactique, et déterminera leur impact sur la répartition du gaz aux échelles intergalactiques. Confrontant les données aux prédictions des simulations, l’étudiant se concentrera alors sur l’interprétation cosmologique, apportant un regard nouveau sur les neutrinos et les particules de matière noire (neutrinos stériles ou axions).

Physique des régions de formation stellaire géantes des galaxies primordiales : une synergie entre observations en simulations numériques.

SL-DRF-17-0387

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

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

Saclay

Contact :

Emanuele DADDI

Frédéric BOURNAUD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2017

Contact :

Emanuele DADDI

CEA - DSM/IRFU/SAp/LCEG

Directeur de thèse :

Frédéric BOURNAUD

CEA - DRF/IRFU/SAp/LCEG

01 69 08 55 08

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/SAp

La morphologie des galaxies de l’Univers distance, au pic de leur activité de formation stellaire (redshift z=1-3), est très différente des galaxies spirales proches. Ces galaxies sont en général irrégulières, dominées par des régions géantes ou « clumps » de formation stellaire. Ces « clumps » ont des tailles et masses de 100 à 1000 fois plus grandes que celles des nuages moléculaires et amas stellaires de notre Galaxie. Cette propriété pourrait s’expliquer par les grandes masses de gaz et la forte turbulence des galaxies jeunes, pouvant provoquer une instabilité et la fragmentation violente des disques galactiques.

Néanmoins, et malgré les études menées par de nombreux groups, une compréhension précise de la formation et de l’évolution de ces clumps reste à établir, aussi bien par l’observation que du point de vue théorique. La distribution de masse stellaire et de formation stellaire dans les clumps reste débattue, et surtout l’évolution de ces régions géantes face au « feedback » des étoiles jeunes reste très incertaine. Si les clumps survivent au feedback, ils peuvent contrôler l’évolution de leur galaxie hôte : croissance du bulbe central, alimentation du trou noir supermassif, genèse des vents galactiques. Les simulations numériques manquant de résolution ont recours à des modèles « sous-maille » pour implémenter la formation d’étoiles et le feedback, et donnent des résultats discordants selon les recettes employées.



La thèse proposée explorera la nature et l’évolution des clumps par 3 approches complémentaires :

1) une caractérisation observationnelle basée pour la première fois sur la cartographie des quantités physiques (cartes de masse stellaires, de densité de formation stellaire) à partir de données des champs profonds du téléscope Hubble (champs tels que CANDELS, H-UDF),

2) une comparaison systématique aux cartes simulées par divers groupes employant diverses méthodes de simulation numérique du feedback stellaire,

3) de nouvelles simulations numériques ayant une modélisation améliorée par l’emploi de « zooms » sur les clumps de formation stellaire, pour mieux modéliser les sites de formation stellaire et la réaction du milieu interstellaire turbulent au feedback des étoiles.



Ces approches complémentaires permettront de mieux comprendre le rôle des instabilités des galaxies primordiales dans la formation de leurs disques, bulbes, et trous noirs supermassifs. Cette étude contraindra aussi d’autres aspects fondamentaux de la formation des galaxies, tels que l’évolution de leur fraction de gaz au cours du temps. Ce travail préparera l’interprétation des observations du JWST, qui cartographiera en détail la distribution de masse stellaire dans les galaxies primordiales, et leur gaz ionisé, à comparer avec les observations des réservoirs de gaz moléculaire par ALMA. Une compréhension fine de la formation stellaire dans les galaxies jeunes est également indispensable pour étudier les populations stellaires âgées dans les galaxies proches, qui seront notamment sondées par EUCLID. Enfin, la thèse proposée emploiera des simulations numériques réalisées sur les plus grands calculateurs nationaux (GENCI) et Européens (PRACE).

Séparation de composantes spectrales dans les vestiges de supernova

SL-DRF-17-0138

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

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

Saclay

Contact :

Fabio Acero

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Fabio Acero

CEA - DSM/IRFU/SAp/LEPCHE

0169084705

Directeur de thèse :

Fabio Acero

CEA - DSM/IRFU/SAp/LEPCHE

0169084705

Voir aussi : irfu.cea.fr/Sap

Voir aussi : www.github.com/facero/sujets2017

L’objectif de cette thèse est de comprendre comment les différences d’environnement influent sur le mécanisme d’accélération de particules au choc des vestiges de supernova. Pour cela les algorithmes de séparation de source à l’aveugle, similaires à ceux développés au laboratoire pour l’étude du CMB avec Planck, seront appliqués aux données en rayons X et en rayons gamma. Ces méthodes serviront à séparer les différentes composantes spectrales dans les vestiges de supernova qui évoluent dans des milieux ambiants complexes afin de comprendre l’impact des différences d’environnement sur le processus d’accélération au choc. Ce travail d’adaptation d’outils utilisées en cosmologie servira dans un contexte plus général à tout détecteur ayant des capacités de spectro-imagerie comme c’est le cas en astronomie des hautes énergies (où les photons sont enregistrés un à un) mais aussi potentiellement dans d’autres domaines de la physique.

Étude des Grains Interstellaires à l'Ère du JWST

SL-DRF-17-0341

Domaine de recherche : Astrophysique
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

Laboratoire d’études de la formation des étoiles et du milieu interstellaire (LFEMI )

Saclay

Contact :

Frédéric Galliano

Suzanne MADDEN

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Frédéric Galliano

CNRS - DSM/IRFU/SAp/LCEG

01 69 08 18 21

Directeur de thèse :

Suzanne MADDEN

CEA - DSM/IRFU/SAp/LCEG

01 69 08 92 76

Le milieu interstellaire, qui remplit le volume entre les étoiles d’une galaxie, est constitué de deux composantes principales : le gaz et la poussière. Les grains de poussière sont de petites particules solides, principalement constituées de composés silicatés et carbonés. Ils jouent un rôle majeur dans la physique du milieu interstellaire, bien que leur masse n’en représente qu’un pourcent. En effet, ils absorbent, puis réémettent en infrarouge, une fraction importante de la puissance rayonnée par les étoiles et les disques d’accrétion. En particulier, les régions de formation d’étoiles sont totalement opaques en lumière visible. Seul le rayonnement infrarouge, émis à 99% par la poussière, permet de les étudier. Les grains sont également à l’origine du chauffage du gaz, par effet photo-électrique, dans les régions de photodissociation (PDR). Enfin, les grains servent de catalyseurs à de nombreuses réactions chimiques, dont la formation du dihydrogène, molécule la plus abondante de l’univers.



Les propriétés de ces grains de poussière (abondance, composition chimique, distribution de taille, etc.), ainsi que leur évolution, sont cependant encore mal connues. C’est la conséquence directe de la grande complexité de cette composante et de la difficulté de disposer d’observations permettant de discriminer différents modèles. Ces incertitudes soumettent à caution de nombreux pans de notre connaissance de l’astrophysique : mesures de masse, dérougissement des observations (c’est à dire la correction de l’extinction le long de la ligne de visée), modèles détaillés de PDR, etc. Raffiner notre compréhension de la poussière est également crucial pour comprendre le cycle de la matière interstellaire, car les grains ont un rôle régulateur dans plusieurs des processus qui gouvernent ce cycle. Une compréhension fine de la physique des grains est donc nécessaire pour comprendre l’évolution des galaxies.



L'une des approches, pour s'attaquer à ces questions ouvertes, consiste à étudier la manière dont varient les propriétés observées des grains, avec les conditions physiques auxquelles ils sont soumis. De telles relations empiriques, si elles sont assez précises, permettent de lever de nombreuses dégénérescences sur les différents modèles. La thèse que nous proposons a pour but de se concentrer sur l’étude détaillée des propriétés des plus petits grains (avec un rayon inférieur à 10 nm) et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAH). Ces composantes du milieu interstellaire rayonnent hors équilibre dans l'infrarouge moyen (5-40 microns). C’est le domaine de longueur d’onde qui contient le plus grand nombre de bandes de résonance de ces solides.



Cette étude se concentrera sur plusieurs galaxies proches, dont les nuages de Magellan. L'intérêt d'étudier les galaxies proches plutôt que le milieu interstellaire de notre Galaxie réside dans la diversité des conditions physiques environnementales auxquelles l'on peut accéder (métallicité, intensité du champ de rayonnement stellaire, etc.).



De nombreuses études ont déjà été publiées sur ce sujet, notamment avec le télescope spatial Spitzer. Cependant, la plupart se sont avérées superficielles. Il reste de nombreux aspects à étudier : (i) la corrélation des propriétés des principales bandes aromatiques avec les conditions physiques ; (ii) contraindre l’évolution de leur distribution de taille ; (iii) identifier et modéliser plusieurs bandes de solides dans les régions de formation d'étoiles. L’une des originalités de cette thèse consistera à développer une méthode sophistiquée de modélisation des données. En effet, les études précédentes se sont presque toutes contentées d’analyser les spectres observés à partir de décompositions linéaires simples. Nous proposons à l’étudiant intéressé de s’atteler au développement d’un code bayesien hiérarchique de décomposition des spectres infrarouges, dont les composantes spectrales proviendront directement de bases de données atomiques, moléculaires et de physique du solide. Ce type de modèle permet d’effectuer simultanément une modélisation physique de l’échantillon et une modélisation statistique de la distribution des paramètres. Il permet de lever de nombreuses dégénérescences et permet d’extraire le maximum d’information des données, en prenant en compte les différentes incertitudes, sans toutefois sur-interpréter les observations. Nous avons récemment développé un tel modèle pour la modélisation des distributions spectrales d’énergie, et les résultats sont convaincants. Ce nouvel outil et son application méticuleuse aux données sont la garantie d'une interprétation précise et originale des processus physiques à l'oeuvre dans les régions étudiées.



Le James Webb Space Telescope (JWST), qui sera lancé en octobre 2018, observera le domaine infrarouge moyen avec une sensiblité et une résolution spatiale exceptionnelles. Les méthodes développées pendant la thèse pourront être appliquées à ces nouvelles données.

Étude de boucles de circulation naturelle cryogéniques

SL-DRF-17-0552

Domaine de recherche : Energie, thermique, combustion, écoulements
Laboratoire d'accueil :

Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme

Laboratoire Cryogénie et Stations d'Essais (LCSE)

Saclay

Contact :

Bertrand BAUDOUY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Bertrand BAUDOUY

CEA - DSM/IRFU/SACM/LCSE

0169084207

Directeur de thèse :

Bertrand BAUDOUY

CEA - DSM/IRFU/SACM/LCSE

0169084207

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sacm/index.php

Les boucles de circulation naturelle sont utilisées en cryogénie pour refroidir certains systèmes magnétiques. Pour des systèmes de grande puissance (plusieurs centaines de Watt), les boucles sont alimentées par un système de liquéfaction externe. Pour de systèmes développant des puissances en-deçà de 100 W fonctionnant à des températures comprises entre 20 et 100 K, les boucles de circulation peuvent être couplées à des cryogénérateurs faisant office de liquéfacteur. Du point de vue scientifique, les transferts de masse et de chaleur des fluides cryogéniques en boucle de circulation ont été peu étudiés. Le travail de thèse comprend un travail expérimental et une modélisation numérique. Les études expérimentales comprendront la caractérisation thermo-hydraulique de deux boucles, la détermination des transferts de chaleur pariétaux et les limites de fonctionnement avec différents fluides et principalement à l’azote. Les différents régimes de convection mixte en écoulement monophasique ou d’écoulements diphasiques seront étudiés. La thermo-hydraulique de ces écoulements sera étudiée numériquement en utilisant un code 1D (Comsol®) permettant de modéliser l’évolution des pressions, température du fluide et titre massique. Il devrait être modifié si nécessaire afin d’appréhender le modèle physique (modèle homogène ou à phase séparées) et modéliser les autres fluides ou configurations (verticales ou horizontales) de la partie échangeur.

Étude des transferts de masse et de chaleur en hélium superfluide en milieux confinés

SL-DRF-17-0548

Domaine de recherche : Energie, thermique, combustion, écoulements
Laboratoire d'accueil :

Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme

Laboratoire Cryogénie et Stations d'Essais (LCSE)

Saclay

Contact :

Bertrand BAUDOUY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Bertrand BAUDOUY

CEA - DSM/IRFU/SACM/LCSE

0169084207

Directeur de thèse :

Bertrand BAUDOUY

CEA - DSM/IRFU/SACM/LCSE

0169084207

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sacm/index.php

La structure confinée des bobinages des aimants supraconducteurs d'accélérateur limite le refroidissement même lorsque le réfrigérant est l’hélium superfluide. Les isolations électriques créent un réseau de micro-canaux ayant des dimensions de l'ordre de 1 à 10 µm. L’espace entre les colliers, d’environ 200 µm, est un autre exemple. Lors des quenchs d’aimant (passage de l’état supra-conducteur à l’état résistif), la dissipation d’énergie est telle que l’hélium subit différents changements de régime thermique associés à des changements de phase. La compréhension des phénomènes thermiques en hélium superfluide à ce niveau de confinement est nécessaire pour l’étude des phénomènes transitoires comme les quenchs de ce type d’aimants. On propose d'étudier expérimentalement les transferts de chaleur en hélium superfluide dans des canaux, seul ou en réseau, ayant des diamètres hydrauliques allant de 200 µm à quelques microns. Les tests seront réalisés dans une station d’essais permettant de créer un bain d’hélium superfluide statique avec une température contrôlée au milli-kelvin. Les mesures seront couplées à une modélisation numérique sous Fluent®. Les transferts de chaleur seront étudiés en utilisant le modèle à deux fluides de Landau (équations Navier-Stoke modifiées) décrivant le comportement de l’hélium. Un code 3D a été développé et la modélisation des résultats expérimentaux devra être réalisée.

Séparation non-supervisée de composantes multivaluées parcimonieuses et applications en astrophysique

SL-DRF-17-0047

Domaine de recherche : Informatique et logiciels
Laboratoire d'accueil :

Service d'Electronique, des Détecteurs et d'Informatique (SEDI)

Laboratoire CosmoStat (LCS)

Saclay

Contact :

Jérôme Bobin

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Jérôme Bobin

CEA - DSM/IRFU/SEDI/LCS

0169084463

Directeur de thèse :

Jérôme Bobin

CEA - DSM/IRFU/SEDI/LCS

0169084463

Voir aussi : http://jbobin.cosmostat.org/

Voir aussi : http://www.cosmostat.org

De nos jours, la séparation de composantes est l'un des outils clef de l'analyse de données dans des applications aussi diverses que le traitement de signaux audio ou l'analyse d'image. L'astrophysique est l'un des domaines où les besoins de telles méthodes est le plus fort: les missions à venir fourniront des données hétérogènes de grande taille dont l'analyse permettra de répondre à des questions fondamentales en astrophysique. Plus précisément, l'analyse de telles données requiert la résolution de problèmes complexes tels que la séparation non-supervisée de composantes. Cette thèse a pour objet le développement de nouvelles modèles pour la séparation de composantes en astrophysique, en particulier dans le cas de données tensorielles (2D spatiale x longueur d'onde x temps), ainsi que le développement d'algorithmes de séparation robustes. Ces travaux feront appels à la modélisation parcimonieuse des signaux ainsi qu'aux méthodes d'optimisation les plus récentes (algorithmes proximaux). Les méthodes numériques seront appliquées aux données du satellite Planck ainsi qu'au données du téléscope X Chandra.

Modélisation et caractérisation expérimentale de la photoluminescence dans les détecteurs infrarouge HgCdTe en environnement spatial

SL-DRF-17-0353

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service d'Astrophysique

Laboratoire de Détection Spatiale

Saclay

Contact :

Olivier Boulade

Olivier Limousin

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Olivier Boulade

CEA - DRF/IRFU/SAp/LDS

0169085144

Directeur de thèse :

Olivier Limousin

CEA - DSM/IRFU/SAp

0169086294

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sap/index.php

Dans le domaine InfraRouge (IR), les détecteurs de photons les plus utilisés en astrophysique sont des détecteurs matriciels composés d’un matériau absorbant HgCdTe, sur un substrat en CdZnTe. Envoyer de tels détecteurs dans l’espace représente un vrai défi car l’environnement spatial est très hostile. En effet, le détecteur sera soumis à un flux de protons (et également d’ions lourds) émis par le rayonnement cosmique et le vent solaire. A travers un processus de photoluminescence, ces particules polluent les images avec un signal photonique parasite qui s’ajoute au signal utile reçu des étoiles. Le retrait total du substrat résout le problème mais constitue une étape critique à réaliser en pratique.



Cette thèse se propose de modéliser le phénomène de photoluminescence induit par le flux de protons sur les détecteurs HgCdTe en fonction de l’épaisseur résiduelle du substrat. Le doctorant évoluera dans une équipe de recherche fortement pluridisciplinaire, et sera amené à valider expérimentalement la modélisation théorique en participant à une campagne d’irradiation de protons sur des détecteurs de test. Les résultats permettront d’optimiser et d’orienter la phase d’amincissement du substrat lors de la fabrication chez l’industriel des détecteurs destinés à l’astrophysique spatiale.

Extension aux ordres supérieurs de l'approche ab initio de fonctions Gorkov-Green pour les noyaux atomiques

SL-DRF-17-0096

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe Structure Noyau

Saclay

Contact :

Vittorio SOMA

Thomas DUGUET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2016

Contact :

Vittorio SOMA

CEA - DRF/IRFU/SPhN/Structure Noyau

0169083236

Directeur de thèse :

Thomas DUGUET

CEA - DRF/IRFU/SPhN/Structure Noyau

0169082338

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sphn/index.php

La description théorique "ab initio" des noyaux atomiques est devenue possible que très récemment grâce à des progrès décisifs en théorie à N corps et à la disponibilité de super-ordinateurs de plus en plus puissants. Ces techniques ab initio sont appliquées avec succès à l'étude de la structure des noyaux les plus légers. En revanche, les extensions aux éléments plus lourds et aux réactions nucléaires posent des difficultés considérables.

L'objectif de la thèse est de contribuer à ce développement en cours en théorie à N corps. Le projet sera centré sur une nouvelle technique ab initio (l'approche dite de fonction Gorkov-Green, développé au CEA Saclay) qui a permis pour la première fois l'application de méthodes ab initio aux systèmes à couche ouverte ou, autrement dit, superfluides (la majorité des noyaux atomiques). Après des premiers résultats dans des noyaux légers et de masse moyennes, l'approche face au défi d’une extension majeure pour atteindre le niveau de precision et compétitivité des méthodes de pointe.

Le travail proposé visera à développer les premiers outils pour aller dans ce direction. Il exploitera les dernières démarches en théorie nucléaire faisant notamment usage des interactions issues de la théorie effective des champs chirale, des techniques de groupe de renormalisation, des codes et ressources de calcul haute performance. Il se agira donc de procéder à une étape de développement formel, à l'écriture du code de calcul et l'application de la nouvelle technologie à des cas d'intérêt expérimental.

Analyse finale de l’expérience Double Chooz pour la mesure du paramètre d’oscillation ’13, la mesure de spectre réacteur et la recherche de neutrinos stériles

SL-DRF-17-0328

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Double Chooz

Saclay

Contact :

Guillaume MENTION

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2017

Contact :

Guillaume MENTION

CEA - DRF/IRFU/SPP/Double Chooz

0169085632

Directeur de thèse :

Guillaume MENTION

CEA - DRF/IRFU/SPP/Double Chooz

0169085632

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Spp/Phocea/Pisp/index.php?nom=guillaume.mention

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=424

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=3554

Double Chooz est l’une des trois expériences auprès de réacteurs nucléaires dans le monde dédiée à la mesure du paramètre d’oscillation ’13 des neutrinos. Alors que la précision atteinte sur ce paramètre est déjà bien avancée, il peut néanmoins subsister des biais dans les analyses. L’expérience Double Chooz a, jusqu’en 2014, uniquement utilisé un seul détecteur pour effectuer cette mesure. Un deuxième détecteur est entré en fonction fin 2014 et l’exploitation des données de ces deux instruments permet de réduire les systématiques dans la mesure de ’13. La précision des mesures produites par ces trois expériences restera inégalée pendant de nombreuses années et le travail de fouille et de compréhension complète des systématiques réacteur, détecteur et des bruits de fond est essentiel pour assurer le résultat le plus juste et le plus précis possible. La sensibilité des recherches de violation CP dans le secteur des neutrinos dépend crucialement de la valeur mesurée de ’13.

L’étude des nouvelles données du détecteur proche de Double Chooz couplée avec les autres projets du groupe (Nucifer et CeSOX) réalisés en collaboration avec des équipes de la Direction de l’Énergie Nucléaire (DEN) et de la Direction des Applications Militaires (DAM), permettra également de mieux comprendre les neutrinos produits par le combustible des réacteurs et leur sensibilité pour les questions de non-prolifération nucléaire. Ces études constituent un enjeu sociétal appliqué potentiellement important. L’objectif sera d’extraire des données une mesure de qualité et de référence mondiale pour la modélisation des antineutrinos de réacteurs pour les futurs projets aussi bien appliqués que fondamentaux.

Enfin le dernier volet thématique de cette thèse aborde la recherche de potentiels neutrinos stériles et les tests de l’anomalie des antineutrinos de réacteur. Cette analyse combinera les données recueillies par Double Chooz avec celles de l’expérience dédiée CeSOX, une source intense de Cérium (activité à 5 PBq) émettrice d’antineutrinos électroniques placée auprès du détecteur de Borexino. Ce travail pourra également aboutir à la combinaison avec l’analyse de l’expérience réacteur dédiée, Stéréo, portée par le SPhN au sein du CEA. Les méthodes d’analyse sont communes et l’effort abouti pourra permettre des avancées importantes dans ces 3 domaines thématiques.

Développement de techniques d’intelligence artificielle pour l’analyse de données de physique des hautes énergies

SL-DRF-17-0007

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

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe CLAS (CLAS)

Saclay

Contact :

Franck SABATIE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Franck SABATIE

CEA - DRF/IRFU/SPhN

01 69 08 32 06

Directeur de thèse :

Franck SABATIE

CEA - DRF/IRFU/SPhN

01 69 08 32 06

En physique des hautes énergies, les expériences fournissent un volume important de données dont seulement un faible pourcentage est utile par la suite. Le doctorant développera des méthodes connues d'apprentissage automatique, supervisées ou non, afin de filtrer automatiquement ces données. Parmi ces méthodes, citons notamment le clustering k-means, le DB-Scan, les réseaux de neurones et les SVM. Ces méthodes seront tout d'abord évaluées sur des données simulées et bruitées. La question sous-jacente est la caractérisation de la séparabilité des données expérimentales afin d'évoluer notamment vers des algorithmes fournissant une justification en plus de la décision. Les résultats seront comparés à l'état de l'art actuel en analyse de données. Enfin, le doctorant utilisera les techniques développées précédemment pour optimiser l'analyse d'une expérience au Jefferson Lab sur la structure du nucléon ayant lieu à partir de 2017.

Développement d’un scanner TEP temps-de-vol à haute résolution spatiale

SL-DRF-17-0382

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe DO (DO)

Saclay

Contact :

Viatcheslav SHARYY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Viatcheslav SHARYY

CEA - DSM/IRFU/SPP/CaLIPSO

0169086129

Directeur de thèse :

Viatcheslav SHARYY

CEA - DSM/IRFU/SPP/CaLIPSO

0169086129

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Spp/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=3730

La Tomographie par Émission de Positrons (TEP) est une technique d’imagerie utilisée largement dans le traitement de cancer et dans les recherches neurobiologiques. Il s’agit de détecter deux photons de 511 keV produits par l’annihilation d’un positon dans les tissus. Elle image ainsi l’activité biologique des organes.

La technique « temps-de-vol » utilise la mesure de différence de temps de détection des deux photons pour améliorer le rapport signal sur bruit et la qualité des images reconstruites. Actuellement, les meilleurs scanners commerciaux obtiennent une résolution en temps de 350 ps (FWHM).

Dans cette thèse nous proposons de développer un détecteur innovant, utilisant la détection de la lumière Tcherenkov produite par la conversion des photons de 511 keV. Nous calculons une résolution en temps meilleure que 150 picoseconde.

La détermination précise du point d'annihilation des positons est importante pour reconstruire les images avec un bon contraste. En particulier, elle est utile en neuro-imagerie, c’est a dire lors d’études sur le cerveau et d’études précliniques sur des modèles animaux de rongeurs. Le scanner proposé doit permettre une haute résolution spatiale et une efficacité de détection élevée.

Vous serez accueilli à l’IRFU au Service de Physique des Particules et travaillez sur la co-direction de Viatcheslav Sharyy, groupe CaLIPSO et Sébastien Jan, de Service Hospitalier de Fréderic Joliot de l'I2BM-CEA.

Le travail de thèse consistera en la mise en œuvre d’un prototype du détecteur, (étalonnage des électroniques et des modules de détection), la simulation de ce détecteur complet au moyen des logiciels GEANT 4. La deuxième étape sera la caractérisation et l'optimisation des performances de détection au moyen du logiciel GATE (optimisation de la géométrie, pour les meilleures performances) et le développement d'algorithmes de reconstruction d’image optimisés pour les machines TEP à haute résolution spatiale et à temps de vol.

Etude de la nature du neutrino à l'aide de détecteurs gazeux Micromegas avec une tonne de Xénon haute pression

SL-DRF-17-0121

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

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe COMPASS

Saclay

Contact :

Damien NEYRET

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Damien NEYRET

CEA - DRF/IRFU/SPhN/COMPASS

01 69 08 75 52

Directeur de thèse :

Damien NEYRET

CEA - DRF/IRFU/SPhN/COMPASS

01 69 08 75 52

Voir aussi : https://arxiv.org/abs/1610.08883

Le neutrino, seule particule de matière de charge électrique nulle, pourrait être une particule de Majorana, c'est-à-dire identique à son antiparticule. Si tel est le cas, alors un phénomène naturel nouveau devrait apparaître pour quelques rares isotopes: la double désintégration bêta sans émission de neutrinos. La violation de l'invariance du nombre leptonique qui en résulte, et qui est interdite par le Modèle Standard serait une découverte majeure. C'est l'une des conditions évoquées pour expliquer l'asymétrie matière-antimatière de l'Univers.



L'expérience proposée par la collaboration PandaX-III consiste à mesurer la cinématique d'événements de désintégration double-bêta de noyaux de Xénon 136 dans un grand volume de Xénon gazeux à 10 bars. Celle-ci permet de détecter la réaction recherchée, l'émission simultanée de deux électrons sans que des anti-neutrinos n'aient été émis à cette occasion, et de la distinguer des différents bruits de fond (double-bêta classique, contamination d'autres noyaux radioactifs, rayons cosmiques). Pour mesurer ces événements rares, le volume de Xénon gazeux formera des chambres à projection temporelle (Time Projection Chamber, TPC), avec un étage de détection constitué de détecteurs gazeux à micro-structure Micromegas. Cette expérience prendra place dans le laboratoire souterrain de Jin Ping (province du Sichuan, Chine), qui possède un des plus faibles taux de rayons cosmiques résiduels au monde. Une première chambre TPC de 200 kg de Xénon sera installée à partir de fin 2017, pour arriver à une masse de 1 tonne avec 5 modules vers 2022. D'importants efforts devront être accomplis pour atteindre une excellente résolution sur la mesure des énergies des deux électrons, afin de séparer le signal des différents bruits de fond, ainsi qu'une excellente pureté radiologique du dispositif expérimental.



Au sein des équipes du SPhN et du SEDI (Service d'Électronique des Détecteurs et d'Informatique) le doctorant participera aux évaluations des performances des détecteurs Micromegas et de leur électronique de lecture. Il prendra part à la R&D menée pour atteindre une résolution en énergie de 1% à 2 MeV, sur plusieurs types de détecteurs Micromegas, dont des Microbulk et des détecteurs à grille fine. Ce travail inclura, en collaboration avec nos partenaires des universités de Saragosse et de Shanghai, le suivi et l'évaluation des performances des différents prototypes et de leur électronique dans un environnement gazeux sous pression, en particulier leurs performances en terme de résolutions en énergie et spatiale. En parallèle à ces travaux, l'étudiant participera aux développements des algorithmes de reconstruction des données de la TPC afin de pouvoir déterminer les caractéristiques des événements double-bêta (énergie, cinématique), et les reconnaitre des bruits de fond gammas. Ce travail impliquera l'étude des données de chambres de test, ainsi que de simulations Monte Carlo à la fois des dispositifs de test et des TPC finales. Les résultats de ces études seront enfin utilisés pour la mise en œuvre de l'analyse des premières données de l'expérience PandaX-III à partir de mi 2018, afin de poser une première limite sur la présence de processus de désintégration double-bêta sans émission de neutrino.

Etude de la structure 3D du proton par la production exclusive de mesons a COMPASS au CERN

SL-DRF-17-0275

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

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe COMPASS

Saclay

Contact :

Andrea Ferrero

Nicole d'Hose

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Andrea Ferrero

CEA - DRF/IRFU/SPhN

0169087591

Directeur de thèse :

Nicole d'Hose

CEA - DRF/IRFU/SPhN

01 69 08 72 72

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=493

Voir aussi : http://wwwcompass.cern.ch

Le proton porte encore bien des mystères : il est constitué de quarks et de gluons mais la masse de ceux-ci est bien inférieure à sa masse, et les contributions des spins de ceux-ci ne donnent pas son spin total. Une observation du proton en 3 dimensions peut être réalisée grâce à la production exclusive de photons ou de mésons. Ainsi on peut accéder aux distributions de partons généralisées qui donnent les corrélations entre les positions et les vitesses des quarks et des gluons à l’intérieur du proton. Deux programmes complémentaires sont menés par des physiciens du SPhN, l’un à JLab aux USA avec des électrons de 12 GeV, pour explorer la région des quarks de valence et l’autre à COMPASS au CERN avec des muons de 160 GeV pour explorer les quarks de la mer et les gluons.



Le sujet proposé concerne l’expérience auprès de la Collaboration COMPASS au CERN. Lors de la diffusion du faisceau de muons de 160 GeV du SPS au CERN sur les protons d’une cible d’hydrogène, le processus exclusif est sélectionné par la détection dans le spectromètre COMPASS d’un photon ou un méson émis à l’avant avec une grande énergie et par la détection d’un proton qui recule avec une faible énergie.



L’étudiant participera au cours des 3 années à toutes les étapes d’une expérience : familiarisation avec les techniques de détection et de calibration, prise de données de mai à octobre en 2017, analyse des données, comparaison aux simulations par méthode Monte-Carlo avec différents modèles. Le travail proposé donnera une excellente formation en participant à tous les moments de la vie de physicien depuis le début de la prise de données, à l’avènement des résultats et à leur publication.

Etude des effets de spin dans le spectre de masse di-muon dans l’expérience CMS au LHC

SL-DRF-17-0063

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe CMS (CMS)

Saclay

Contact :

elizabeth Locci

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

elizabeth Locci

CEA - DSM/IRFU/SPP

0041227673965

Directeur de thèse :

elizabeth Locci

CEA - DSM/IRFU/SPP

0041227673965

L’expérience CMS a recherché le boson de Higgs dans le canal de désintégration ’+’- dans les collisions proton-proton à 7 TeV et 8 TeV (énergie dans le centre de masse). Ce canal de désintégration a l’avantage de posséder une signature claire dans le détecteur CMS dans lequel la masse di-muon peut être mesurée avec une excellente résolution. Pour un boson de Higgs de masse 125 GeV/c2, une limite supérieure sur le taux de production de 7.4 fois la prédiction du modèle standard a été observée avec un niveau de confiance de 95%, en accord avec certains modèles hors Modèle Standard.

A 13 TeV on s’attend à ce que la statistique soit multipliée par un facteur 8 à 10. Non seulement le rapport d’embranchement du boson de Higgs en ’+’- sera mesuré plus précisément, mais il sera possible d’identifier les variables discriminantes pour mesurer le spin du boson de Higgs (spin 0) et le distinguer du spin du boson Z (spin 1), et mesurer le spin de résonances nouvelles à des masses plus élevées qui pourrait prendre également la valeur 2 dans le cas de couplages du type graviton.

Etude d’un détecteur à haute granularité et haute résolution temporelle et de son apport pour la physique dans le cadre de l’expérience ATLAS auprès du HL-LHC

SL-DRF-17-0123

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Contact :

Philippe Schwemling

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Philippe Schwemling

CEA - Liste des pôles/Liste des départements/Liste des services/Atlas

33 1 69 08 85 85

Directeur de thèse :

Philippe Schwemling

CEA - Liste des pôles/Liste des départements/Liste des services/Atlas

33 1 69 08 85 85

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=1213

Dans le cadre de l’amélioration du détecteur ATLAS pour les prises de données qui auront lieu a partir de 2026 auprès du collisionneur proton-proton a très haute luminosité HL-LHC, le doctorant participera au développement d'un détecteur de haute granularité spatiale (pixels de 1 mm2) et de haute résolution temporelle (de l'ordre de 50 ps) basé sur des capteurs silicium en technologie CMOS. Il participera aux tests de prototypes (sur banc de test électronique, puis avec des rayons cosmiques et sur un faisceau de particules au CERN). Pour lutter contre le fait qu'au HL-LHC chaque croisement de paquets de protons va engendrer en moyenne pres de 200 collisions proton-proton, son travail consistera aussi a travers des simulations de differents processus de physique a estimer les apports pour l'analyse des donnees de la mesure précise des temps d’arrivée des particules pour rejeter celles qui ne proviennent de la collision intéressante.

Mesure de l'asymétrie avant-arrière dans les désintégrations leptoniques du Z avec le détecteur Atlas au LHC. Détermination de l'angle faible et contraintes sur la structure du proton.

SL-DRF-17-0006

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Contact :

Nathalie Besson

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Nathalie Besson

CEA - DRF/IRFU/SPP/Atlas

0169088274

Directeur de thèse :

Nathalie Besson

CEA - DRF/IRFU/SPP/Atlas

0169088274

L'existence de toutes les particules prédites par le Modèle Standard (MS) de la physique des particules est établie par l'expérience. Des mesures fines des masses et des couplages des particules les plus massives, le W, le Z, le boson de Higgs et le quark top,permettent de tester plus avant le MS, en vérifiant que les valeurs de ces paramètres suivent les

relations prédites par la théorie. Une meilleure précision sur la mesure de l'angle de mélange électrofaible bénéficierait fortement à ces tests.

Avec le LHC comme seul grand accélérateur en fonctionnement, les futures mesures de ces paramètres électrofaibles seront fortement affectées par l'incertitudes relative à la structure interne des protons qui en constituent les faisceaux. Ces incertitudes dominent déjà les mesures de l'angle de mélange faites aux collisionneurs hadroniques. Cette source commune d'incertitude génère également de fortes corrélations entre les mesures des différents paramètres. Non traitées correctement, ces incertitudes et corrélations

peuvent compromettre la validité des tests de précision à venir.

La solution proposée ici consiste à organiser une mesure simultanée de l'angle de mélange électrofaible et des densités partoniques du proton, en exploitant les distributions angulaires dans les désintégrations leptoniques des bosons Z. Cette mesure inclura une analyse de l'alignement du détecteur interne d'ATLAS; une mesure de l'asymétrie de désintégration, en fonction de la masse et de la rapidité du boson Z; et l'extraction de l'angle de mélange avec les données enregistrées par ATLAS a 13 TeV.

Mesure de la violation de la symétrie Charge-Parité dans les oscillations des neutrinos

SL-DRF-17-0077

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Neutrinos-accélérateurs

Saclay

Contact :

Sara Bolognesi

Marco ZITO

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Sara Bolognesi

CEA - DRF/IRFU/SPP/TK2

0169081461

Directeur de thèse :

Marco ZITO

CEA - DRF/IRFU/SPP/TK2

0169083819

Voir aussi : http://personalpages.to.infn.it/~bolognes/work.html

Voir aussi : http://t2k-experiment.org/

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?voir=actu&id_ast=2032

La découverte de l'oscillation de neutrinos (Prix Nobel de Physique 2015, prix Breakthrough 2016) a démontré que les neutrinos ont une masse et cela n’est pas expliqué dans le cadre du Modèle Standard de la physique des particules. L'étude des neutrinos est donc un secteur très prometteur pour découvrir de nouveaux phénomènes.

L’expérience T2K (Tokai to Kamioka), située au Japon, étudie les oscillations des neutrinos avec un faisceau dirigé vers le détecteur lointain Super-Kamiokande à 295 km. Les équipes de l'IRFU ont fortement contribué à la construction du détecteur proche, dont le dispositif principal est un ensemble de trois grandes chambres basées sur la technologie Micromegas. La comparaison entre l'oscillation des neutrinos et celle des antineutrinos permet de mesurer un paramètre encore inconnu : la phase qui paramétrise la violation de la symétrie charge-parité (CP). Cette violation pourrait jouer un rôle fondamental dans l'explication de l'asymétrie matière-antimatière dans l’Univers. La première mesure par T2K à l'été 2016 a permis d'exclure la conservation de CP avec un niveau de confiance de 90 %. La prise de données par T2K continue et pourrait permettre dans les années à venir des avancées significatives, avec une nouvelle phase à haute puissance entre 2021 et 2025 (T2K-2).

L’étudiant travaillera sur l'analyse d'oscillation avec les données actuelles de T2K et préparera les analyses plus précises des prochaines années y compris pour T2K-2. L’étudiant collaborera donc à la première mesure d'un des plus importants paramètres dans la physique des particules. Le travail se déroulera dans le cadre de la collaboration internationale T2K mais les résultats auront un impact aussi sur d'autres expériences en cours (NOVA) et prévues (DUNE, HyperKamiokande) dans les prochaines décennies.

Le travail aura pour but de réduire les incertitudes systématiques, en particulier celles liées à la modélisation de l'interaction neutrino-noyau grâce à l'excellente expérience du groupe dans ce domaine en collaboration avec d'autres physiciens de l'IRFU, spécialistes du sujet. Le candidat travaillera aussi à l'optimisation de l'analyse d'oscillation afin de minimiser l'impact de ces incertitudes, par exemple en utilisant dans l'analyse de nouvelles variables liées à la cinématique des hadrons produits dans l'interaction (pions et nucléons).

Mesure précise de la masse du boson W et de ses propriétés dans l’expérience CMS au LHC

SL-DRF-17-0064

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe CMS (CMS)

Saclay

Contact :

elizabeth Locci

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

elizabeth Locci

CEA - DSM/IRFU/SPP

0041227673965

Directeur de thèse :

elizabeth Locci

CEA - DSM/IRFU/SPP

0041227673965

Dans le cadre d’un modèle aussi prédictif que le modèle standard (SM), la mesure précise de masse du boson W et de sa largeur est sensible aux corrections radiatives, et peut être utilisée pour valider la cohérence du modèle et placer des limites sur les prédictions pour une nouvelle physique au delà du modèle standard (BSM). Si cette dernière n’est pas directement observée au LHC, La mesure des propriétés du boson W pourrait devenir d’une importance capitale pour placer des limites sur l’existence de nouvelles particules qui se coupleraient au W.

Au LHC, les bosons W sont massivement produits et la masse du W est mesurée dans les canaux leptoniques (electron, muon), car ceux-ci sont identifiables avec une grande efficacité et une faible contamination. Dans ces modes de désintégration, le lepton chargé est accompagné d’un neutrino qui échappe à la détection. Seule l’impulsion transverse du neutrino peut être reconstituée par la conservation des impulsions dans le plan transverse.

Il s’agira de la première thèse sur un sujet encore peu exploré dans l’expérience CMS.



Observation et mesures du boson de Higgs produit en association avec une paire top-antitop dans l’expérience ATLAS

SL-DRF-17-0079

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Contact :

Henri BACHACOU

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Henri BACHACOU

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

+41227675650

Directeur de thèse :

Henri BACHACOU

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

+41227675650

Voir aussi : irfu.cea.fr/Spp

Voir aussi : http://atlas.cern.ch/

Avec la découverte d'un nouveau boson compatible avec le boson de Higgs prédit dans le cadre du Modèle Standard (MS), une nouvelle ère de la physique des particules a commencé. Une des priorités pour les années à venir est d'étudier la nature du boson de Higgs et son lien possible avec des extensions du MS, tels que la supersymmétrie ou les théories avec dimensions supplémentaires. Il est particulièrement interessant de comprendre la relation entre le boson de Higgs et la particule élementaire la plus lourde, le quark top, et de mesurer le couplage de Yukawa entre le quark top et le boson de Higgs. Le seul processus permettant une mesure directe à ce couplage est la production d'un boson de Higgs en association avec une paire de quarks top (ttH). L'observation de ce canal ttH est un des défis majeurs au grand collisionneur hadronique (LHC) au CERN.



Après deux années d'arrêt, le LHC a redémarré en 2015 avec une luminosité accrue et une énergie dans le centre de masse de 13 TeV. Une luminosité intégrée de plus de 100 fb-1 est attendue d'ici à la fin de 2018. Avec les données de l'expérience ATLAS on s'attend à pouvoir observer le processus ttH et en mesurer sa section efficace pour la première fois. Le doctorant jouera un rôle majeur dans cette mesure.



Plus précisément, le canal étudié est celui dans lequel le boson de Higgs se désintègre en une paire de quarks b. Ce canal bénéficie d'un grand rapport d'embranchement, mais aussi d'un important bruit de fond venant de la production de paires de quarks top et de jets additionnels (ttbar+jets). Une attention particulière sera donc apportée à la reconstruction des événements ttH et à la modélisation du bruit de fond ttbar+jets.

Optimisation de l'accumulation de positons dans l'expérience Gbar et étude de la propulsion spatiale à antimatière

SL-DRF-17-0101

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Antihydrogène

Saclay

Contact :

Boris TUCHMING

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2017

Contact :

Boris TUCHMING

CEA - DRF/IRFU/SPP/DO

01 69 08 97 78

Directeur de thèse :

Boris TUCHMING

CEA - DRF/IRFU/SPP/DO

01 69 08 97 78

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Pisp/boris.tuchming

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=2095

Voir aussi : https://gbar.web.cern.ch/GBAR/

Le CEA-IRFU et le CNES débutent une collaboration pour établir les principes de base d’un système de propulsion spatiale utilisant de l'antimatière. Cette collaboration s'appuie sur l'expérience Gbar dont le but est la production d'un grand nombre d'atomes d'antihydrogène et la mesure de leur chute libre dans le champ de pesanteur.

Le travail de thèse s'articulera en deux parties. D'une part, une étude de la propulsion spatiale abordera les trois aspects de la problématique: fabrication d'antimatière, stockage, et production de poussée, pour lesquels il faudra définir une feuille de route technologique qui fera un point sur l'état de l'art existant et identifiera les objectifs intermédiaires permettant de valider le schéma de transformation d'énergie et le développement d’un système spatial. D'autre part un travail expérimental sur Gbar mettra en oeuvre les techniques de pointe de production et de stockage. Il s'agira de réaliser et d'optimiser l'accumulation d'un nombre record de 10 milliards de positons dans un piège de Penning, ce qui constitue l'une des étapes essentielles à la production de l'antihydrogène de Gbar.

Optimisation d’un détecteur de type TPC en vue de futures expériences e+/e- : Etude des distorsions dues à la charge d’espace et aux effets de retour d’ions

SL-DRF-17-0129

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Contact :

Boris TUCHMING

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Boris TUCHMING

CEA - DRF/IRFU/SPP/DO

01 69 08 97 78

Directeur de thèse :

Boris TUCHMING

CEA - DRF/IRFU/SPP/DO

01 69 08 97 78

Voir aussi : http://irfu-i.cea.fr/Spp/index.php

Voir aussi : http://tlep.web.cern.ch/

La recherche directe de particules signant l’existence de phénomènes physiques au-delà du Modèle Standard

ou l’approche complémentaire consistant à mesurer le plus précisément des observables du Modèle

Standard, calculables avec une très grande précision pourront se faire à l’horizon 2030 auprès d’un

collisionneur électron-positron, qu’il soit linéaire (projet ILC) ou circulaire (projet FCC-ee/TLEP). Dans tous les

cas, les détecteurs destinés à exploiter les collisions doivent être d’une stabilité et d’une précision inégalée,

afin de permettre des mesures à 10-5 près.

Une technique de détection attractive pour les expériences pour détecter les traces chargées est la chambre

à projection temporelle (TPC), dont le principe est représenté sur la figure 1 : Les particules chargées

produites au point de collision voient leur trajectoire courbée par le champ magnétique dans lequel baigne le

détecteur. La mesure de la courbure de la trajectoire permet de remonter à l’impulsion de la particule. Lors de

leur parcours dans le volume gazeux, les particules chargées ionisent le gaz sur leur passage (« primary

ionisation »). Les électrons d’ionisation dérivent sous l’effet combiné du champ électrique et du champ

magnétique jusqu’à l’extrémité du détecteur, où ils sont amplifiés par effet d’avalanche dans un détecteur

gazeux (plans de chambres proportionnelles multi-fils de Charpak par le passé, actuellement plutôt des

détecteurs micro-gravés de type Micromegas, dont la résolution est bien meilleure).

Le mécanisme d’amplification génère énormément d’ions positifs (« secondary ionisation »), tout comme

d’ailleurs l’ionisation primaire due aux traces chargées : le détecteur reste en effet électriquement neutre. Une

fraction de l’ionisation (de l’ordre de 1% avec les architectures de détection actuelles) générée par le

processus d’amplification parvient dans le volume de dérive, où il génère une charge d’espace qui induit des

distorsions dans les trajectoires des électrons, et partant, des distorsions sur les paramètres géométriques

des traces reconstruites. Or, il faudrait que la fraction d’ions relâchée dans le volume de dérive ne dépasse

0.1%. Il subsiste donc un travail essentiel d’amélioration, qui passe par une compréhension fine des

phénomènes mis en jeu, ainsi que la conception de dispositifs de blocage des ions (« gating »), Ceux-ci ne

peuvent toutefois pas être utilisés dans tous les cas.

Physique de précision dans le secteur du boson de Higgs

SL-DRF-17-0319

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe CMS (CMS)

Saclay

Contact :

Federico Ferri

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Federico Ferri

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

+33 1 69 08 30 65

Directeur de thèse :

Federico Ferri

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

+33 1 69 08 30 65

Si le Run1 du LHC a été marqué par la sensationnelle découverte du boson de Higgs, le Run2 du LHC a ouvert une époque de mesures de précision de ses propriétés fondamentales et de ses couplages aux bosons et fermions.



Ce projet a pur but la définition d'observables qui peuvent être utilisées pour mesures de précision au sein de la Collaboration CMS (CEA/Irfu/SPP) en collaboration avec physiciens de deux importants groupes de physique théorique du plateau de Saclay, LPhT-Orsay et CEA-IPhT.



Les observables son basées sur le rapport de section efficaces de production inclusives pour différents canaux de désintégration du boson de Higgs (H->gamma gamma et H->ZZ->4l) et sur le rapport de section efficaces de production exclusives pour le même canal de désintégration (H->gamma gamma).



Avec une luminosité attendue du LHC d'environ 150 /fb à fin 2018, les incertitudes statistiques et systématiques sur les observables finales seront comparables. Non seulement ceci peut mener à des mesures très significatives dans le secteur du boson de Higgs, mais peut aussi constituer une sonde de nouvelle physique au delà du Modelé Standard : couplages anomaux du boson de Higgs, modèles de Higgs composite, particules supersymétries avec masses de l'ordre de quelques TeV.

RECHERCHE DE LA PRODUCTION AU LHC DE PARTICULES DE MATIERE NOIRE PRODUITES PAR FUSION DE BOSON VECTEURS ET ETUDE DES PERFORMANCES DES CHAMBRES MICROMEGAS AVANT LEUR INSTALLATION DANS LES NOUVELLES PETITES ROUES DU DETECTEUR ATLAS

SL-DRF-17-0282

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Contact :

Philippe SCHUNE

Samira Hassani

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Philippe SCHUNE

CEA - DRF/IRFU/SPP/Atlas

+33-169087061

Directeur de thèse :

Samira Hassani

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

0169087226

Le problème de l'identification de la matière noire est au cœur des domaines de la physique des particules et de l'astrophysique. Cinq fois plus abondante que la matière baryonique dans l'Univers, mais de nature encore inconnue, son existence même implique que notre inventaire des briques élémentaires de la matière dans le Modèle Standard (MS) est incomplet. Il est possible que le LHC puisse produire des particules de matière noire qui échappent à la détection directe, mais qui pourraient être découvertes indirectement comme un excès d'événements avec de l'énergie ou de l'impulsion manquante. Pour réduire le bruit de fond provenant de processus du MS, le mode de production de paires ’’ par fusion de bosons vecteurs (W ou Z), dit VBF, conduit a la meilleure sensibilité.



Cette thèse est composée de deux parties. La première partie se concentre sur la recherche de la matière noire produite par fusion de bosons vecteurs (W ou Z) avec les données du LHC enregistrées à partir de 2015, avec une énergie dans le centre de masse de 13 TeV avec le détecteur ATLAS.

À cette énergie, et avec la quantité de données accumulée jusqu'en 2018, cette recherche devrait améliorer significativement les limites actuelles sur la production de paire de particules invisibles. Les résultats seront interprétés soit dans le cadre de modèles simplifiés avec des bosons massifs f médiateurs d'une nouvelle interaction se couplant aux particules de matière noire ’ et aux bosons vecteurs du MS (mais ça pourrait aussi être simplement un boson de Higgs si celui-ci s’avère constituer un portail vers un secteur caché sans interaction avec les autres particules du MS), soit dans celui d'une théorie des champs effective qui décrit les interactions scalaires et tensorielles entre la matière noire et les bosons du MS. Ces recherches sont les plus sensibles pour de la matière noire de masse inférieure à 20 GeV, et pourront fournir des informations complémentaires aux recherches directes de matière noire, elles-mêmes plus sensibles à grande masse. Il pourra être aussi utile de combiner ces résultats avec ceux de la recherche de résonances dans l’état final a 2 bosons vecteurs (W+W- et ZZ) pour contraindre encore plus le domaine de masse autorisé pour les bosons médiateurs et les particules de matière noire.



Si un signal significatif de matière noire est découvert au LHC, il faudra une grande statistique pour effectuer une caractérisation complète et précise de ses propriétés. Le détecteur ATLAS va subir un vaste programme de modernisation afin de faire face à la hausse du flux de particules en raison du fonctionnement à plus haute luminosité du LHC prévue pour 2021.



La deuxième partie de cette thèse sera consacrée à la compréhension, l’analyse et l'exploitation des détecteurs gazeux de type MicroMegas. Des détecteurs de ce type doivent remplacer une partie du spectro-mètre à muons d'ATLAS et être opération-nels pour le redémarrage du LHC en 2020.

Compte-tenu des contraintes de précisions et de fonctionnement qu’il faut avoir pour ces détecteurs (précision spatiales, homo-généité du gain, efficacité, etc.), de nombreuses mesures de contrôles et de qualité sont à prévoir avant, pendant et après la construction de ceux-ci.

Après analyses et interprétation, ces mesures serviront à la calibration et permettront d’optimiser le fonctionnement des détecteurs.

Test de l'anomalie des antineutrinos de réacteurs et recherche de neutrinos stériles avec l'expérience CeSOX

SL-DRF-17-0208

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Double Chooz

Saclay

Contact :

Matthieu Vivier

Thierry Lasserre

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Matthieu Vivier

CEA - DRF/IRFU/SPP/Double Chooz

0169086626

Directeur de thèse :

Thierry Lasserre

CEA - DSM/IRFU/SPP

0169083649

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=3554

En 2011, l’équipe de recherche « neutrinos de basses énergies » de l’IRFU a publié une réévaluation à la hausse de la prédiction des flux d’antineutrinos issus de réacteurs nucléaires. L’impact de ce changement dans l’interprétation des résultats de 20 expériences placées à courte distance (< 100 m) d’un réacteur nucléaire, toutes réalisées dans les décennies 80-90, a été examiné. Celui-ci a révélé un déficit moyen de 6 % entre le nombre de neutrinos attendus et le nombre de neutrinos détectés, appelé anomalie des antineutrinos de réacteurs. Cette anomalie pourrait s’expliquer par un nouveau mode d’oscillation à courte distance des neutrinos actifs, associés aux trois familles de leptons connues (électron, muon, et particule tau) vers un 4ème neutrino, dit stérile, dont la masse serait de l’ordre de l’électronvolt.

Cependant, le déficit est observé à un niveau de confiance statistique de 99 %, et n’est donc pas assez significatif pour définitivement conclure sur l’existence de cette nouvelle particule. Une preuve irréfutable serait l’observation d’une oscillation dans le taux de neutrinos détectés en fonction de l’énergie et de la distance, comme le prévoit le formalisme des oscillations de neutrinos. Le projet CeSOX a ainsi pour but de tester cette anomalie et de rechercher l’existence d’un neutrino stérile par l’observation d’une telle oscillation. Il consiste à déployer une source radioactive de Ce144-Pr144 à 8.5 m du détecteur Borexino, situé au Laboratoire National du Gran Sasso (LNGS) en Italie.

L’objectif de la thèse est de mener une analyse complète des données collectées par le détecteur Borexino lorsque la source sera déployée (d'ici fin 2017), pour rechercher à la fois une modulation et un déficit du taux d’antineutrinos détectés en fonction de l’énergie et de la distance, signatures caractéristiques de l’existence d’un neutrino stérile dont la masse est de l’ordre de l’électronvolt. Un point-clé de ce travail consistera à caractériser avec précision les performances (reconstruction en énergie, vertex et efficacité de détection) du détecteur dans les parties externes de son volume cible, pour profiter au maximum de la statistique collectée et tirer vers le maximum de sensibilité la recherche de neutrinos stériles. Ce travail de caractérisation se fera à l’aide des données d’étalonnage et de la simulation GEANT 4 du détecteur. L’étudiant s’investira ensuite dans les travaux de développement des outils statistiques nécessaires à l’interprétation des données, et utilisera ces outils pour fournir ses résultats sur la recherche de neutrinos stériles.

Étude précise des couplages du boson de higgs dans sa désintégration en deux bosons de jauge Z et étude des performances des chambres Micromegas des nouvelles petites roues du détecteur ATLAS

SL-DRF-17-0103

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

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Contact :

Claude GUYOT

RODANTHI NIKOLAIDOU

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Claude GUYOT

CEA - DSM/IRFU/SPP

01 69 08 55 74

Directeur de thèse :

RODANTHI NIKOLAIDOU

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

0169086157

La découverte d'une nouvelle particule avec une masse autour de 125 à 126 GeV, annoncée par les expériences ATLAS et CMS le 4 juillet 2012 est le point culminant de la chasse au boson de Higgs et marque le point de départ d’une nouvelle ère dans le domaine de physique des particules.  Le modèle standard (SM) de la physique des particules prédit avec précision les couplages du boson de Higgs à toutes les autres particules connues. D'autre part, les théories alternatives au-delà du modèle standard (BSM) prédisent des déviations par rapport aux prévisions de SM. Par conséquent, la détermination expérimentale de la nature précise du boson découvert est l'une des tâches les plus importantes du programme de physique des expériences du LHC. La deuxième phase du LHC, notée RUN-2, à une énergie de 13 TeV dans le centre de masse (par rapport à 7 et 8 TeV en RUN-1) a commencé au printemps 2015 et se poursuivra jusqu'en 2018. Elle vise à une luminosité intégrée d'environ 120 fb-1 qui, si elle est atteinte, représentera plus de cinq fois ce qui a été obtenu en RUN-1, avec un nombre de bosons de Higgs produits plus de 10 fois plus grand, compte tenu de la montée en énergie. Cela nous permettra d'effectuer des mesures plus précises des propriétés du boson de Higgs et de faire une recherche de nouvelle physique au delà du SM. 



Le sujet de thèse proposé est bien intégré dans ce programme scientifique ambitieux du LHC et de la collaboration  ATLAS. Il comporte deux parties complémentaires et reliées entre elles. 



i) La première partie de la thèse consistera en une analyse des données du run-2 dédiée à l'étude de la nature de boson de Higgs. Notre projet consiste à mesurer les couplages du boson de Higgs via sa désintégration à 4 leptons (électrons ou muons) dans un régime ou on s’éloigne de sa couche de masse (off-shell) pour être finalement combiné avec les résultats correspondants à partir des mesures de couplage on-shell. Dans la pratique, notre tâche sera de mesurer la section efficace du processus pp-> ZZ-> 4l pour une large gamme de la masse invariante des 4 leptons de l’état final. Ce canal offre la meilleure sensibilité en raison de sa signature propre avec un rapport signal sur bruit de fond excellent. De nouvelles interactions affectent à la fois le taux et les distributions différentielles de l'état final 4-lepton. L'analyse sera effectuée en classant les événements par rapport au nombre de jets produits en association avec le système des 4 leptons (ZZ + n-jets).



ii) La deuxième partie de cette thèse sera consacrée à la compréhension, l’analyse et l'exploitation des détecteurs gazeux de type MicroMegas. Des détecteurs de ce type doivent remplacer une partie du spectromètre à muons d'ATLAS et être opérationnels pour le redémarrage du LHC en 2020. Compte-tenu des contraintes de précisions et de fonctionnement qu’il faut avoir pour ces détecteurs (précision spatiales, homogénéité du gain, efficacité, etc.), de nombreuses mesures de contrôles et de qualité sont à prévoir avant, pendant et après la construction de ceux-ci. Après analyses et interprétation, ces mesures serviront à la calibration et permettront d’optimiser le fonctionnement des détecteurs.

Dopage contrôlé de supraconducteur pour les futurs accélérateurs de particules.

SL-DRF-17-0616

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Service des Accélérateurs, de Cryogénie et de Magnétisme

Laboratoire d’Intégration et Développement des Cavités et Cryomodules (LIDC2)

Saclay

Contact :

thomas proslier

Claire ANTOINE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2017

Contact :

thomas proslier

CEA - DRF/IRFU/SACM/LIDC2

0169088711

Directeur de thèse :

Claire ANTOINE

CEA - DSM/IRFU/SACM/LIDC2

+33 169 08 73 28

Voir aussi : http://irfu-i.cea.fr/Sacm/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=3301&voir=theme

Les cavités supraconductrices, fait en niobium massif, constituent l’un des éléments clé des accélérateurs de particule utilisés pour de multiple applications. Les futurs accélérateurs de particule nécessitent des performances des cavités supraconductrices nettement supérieures à celles atteignable actuellement. Un effort important de la communauté internationale, portés par ces projets, est engagé pour dépasser l’état de l’art.

Ce projet de thèse se concentre sur les effets du dopage sur les propriétés électroniques, structurales et chimiques de surface du niobium ainsi que leurs corrélations avec les performances sous champs radio fréquence des cavités supraconductrices. Cette approche, qui en est à ses balbutiements, a déjà démontré des améliorations notables des performances des cavités supraconductrices induites par un dopage à l’azote dans le Niobium. Cette thèse vise ainsi à améliorer non seulement la compréhension de ce phénomène en utilisant des techniques de pointes de caractérisation de surface disponibles, que l'étudiant sera amené à utiliser (notamment la technique de spectroscopie tunnel), mais également à développer d’autres approches pour améliorer le contrôle du processus de dopage ainsi que d'étudier divers dopant. Ces études se feront sur échantillons en niobium dans un premier temps puis sur cavités dans but d'optimiser leur performances.

Développement du détecteur Muon Forward Tracker (MFT) d’ALICE

SL-DRF-17-0211

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe ALICE (ALICE)

Saclay

Contact :

Stefano PANEBIANCO

Alberto Baldisseri

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Stefano PANEBIANCO

CEA - DRF/IRFU/SPhN/ALICE

0169087357

Directeur de thèse :

Alberto Baldisseri

CEA - DRF/IRFU/SPhN/ALICE

+33 169089333

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=1234

L’expérience ALICE du CERN, qui étudie le Plasma de Quarks et de Gluons, a un ambitieux programme d’améliorations pour le futur. En particulier, le rajout du Muon Forward Tracker (MFT), un détecteur de particules chargées situé près de l’endroit où les faisceaux du LHC rentrent en collision, juste devant le spectromètre à muons. Le MFT consiste en 5 plans de détection en silicium. La technologie CMOS, qui est la technologie la plus avancée actuellement pour des détecteurs de vertex, a été choisie pour fabriquer le MFT. L’IRFU a une expertise précieuse dans ce type de technologie et contribue de manière forte à la conception et à la réalisation de ce nouveau détecteur.

Le travail du doctorant consistera à participer à la finalisation de la R&D du MFT et à toutes les étapes de fabrication, validation et analyse. En particulier, il/elle aura un rôle clé dans l’études des circuits hybrides intégrant les capteurs CMOS. Une partie importante du travail consistera dans la simulation des performances de l’appareillage pour les différents signaux de physique. Il s’agira ensuite d’étudier plus en détails un canal de physique par l’analyse des données en cours d’acquisition, ce qui lui permettra de mettre en évidence les améliorations que le MFT pourra apporter dans le futur.

Coexistence de formes dans les noyaux de selenium riches en protons

SL-DRF-17-0151

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe Structure Noyau

Saclay

Contact :

Magdalena Zielinska

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Magdalena Zielinska

CEA - DSM/IRFU/SPhN/Structure Noyau

01 69 08 74 86

Directeur de thèse :

Magdalena Zielinska

CEA - DSM/IRFU/SPhN/Structure Noyau

01 69 08 74 86

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=483

Le cadre général de ce sujet est la structure nucléaire et plus particulièrement l’étude de

la forme des noyaux de masse intermédiaire (A~70).

La thèse se focalisera sur l'étude expérimentale des propriétés nucléaires des noyaux de

sélenium riches en protons (72,74Se) en utilisant la technique de l’excitation

coulombienne, qui est la méthode la plus directe pour déterminer les formes des noyaux

dans leurs états excités. Les isotopes légers du krypton et du sélénium constituent une

région clé dans l’étude de la déformation. Certains de ces noyaux présentent un rare

phénomène de coexistence de formes : le noyau change radicalement de forme à une

faible énergie d'excitation. L’étudiant(e) sera en charge de l’analyse des expériences

d’excitation coulombienne des 72,74Se, réalisées auprès deux installations: IPN Orsay et

HIE-ISOLDE (CERN).

Etude de la fonction force radiative des actinides

SL-DRF-17-0027

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe MNM

Saclay

Contact :

Emmeric DUPONT

Frank GUNSING

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Emmeric DUPONT

CEA - DSM/IRFU/SPhN/MNM

01 69 08 75 53

Directeur de thèse :

Frank GUNSING

CEA - DSM/IRFU/SPhN/MNM

01 69 08 75 23

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sphn/

Voir aussi : http://www.cern.ch/ntof

Dans le domaine de l’énergie nucléaire, il est important de connaitre l’intensité et le flux gamma à partir des contributions de toutes les réactions nucléaires. Cela n’est possible que si les bases de données sont complétées par les résultats de modèles de réactions nucléaires. Dans le cadre du modèle statistique la désexcitation gamma d’un noyau dépend du spin-parité, de la densité de niveaux, et d’un facteur appelé la fonction force radiative. Cette dernière peut être étudiée en mesurant la cascade de désexcitation gamma du noyau à l’aide d’un calorimètre. Au sein de la Collaboration n_TOF du CERN, le TAC (Total Absorption Calorimeter) est un calorimètre 4pi gamma utilisé pour l’étude des réactions induites par neutron. Les mesures réalisées par le CEA avec les cibles U-233 et U-234 fournissent des informations sur la multiplicité et l’énergie des gammas de capture et de fission qui peuvent être comparées aux simulations numériques. Ces dernières seront réalisées avec un code Monte-Carlo (GEANT4) qui peut utiliser les multiplicités et spectres gamma calculés par des codes dédiés, tels que DICEBOX, KEWPIE (pour les gammas de capture) et FIFRELIN, GEF (pour les gammas de fission). Les simulations pourront être améliorées et validées grâce aux données mesurées avec le TAC. En particulier, les résultats obtenus avec les isotopes de l’uranium permettront de mieux comprendre l’évolution de leurs propriétés en fonction du nombre de neutrons, et notamment celles de la fonction force radiative. L’amélioration des codes de réaction nucléaire qui en découlera permettra de mettre à jour et compléter les bases de données évaluées.

Etude de la production de quarkonia dans les collisions d’ions lourds au LHC avec ALICE

SL-DRF-17-0391

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe ALICE (ALICE)

Saclay

Contact :

Javier CASTILLO

Alberto Baldisseri

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2017

Contact :

Javier CASTILLO

CEA - DRF/IRFU/SPhN/ALICE

+33 169087255

Directeur de thèse :

Alberto Baldisseri

CEA - DRF/IRFU/SPhN/ALICE

+33 169089333

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sphn/Alice/

Voir aussi : http://alice-collaboration.web.cern.ch

Quelques micro-secondes après le Big Bang l’Univers se trouvait dans un état de plasma de quarks et de gluons (QGP). Cet état, prédît par la Chromodynamique Quantique, la théorie de l’interaction forte, est atteint pour des températures ou des densités d’énergie très élevées, telles que celles atteintes dans les collisions d’ions lourds ultra-relativistes au LHC au CERN. L’étude de la production des quarkonia, états liés de quarks lourds (charme c-cbar ou beauté b-bbar), est particulièrement pertinente pour comprendre les propriétés du QGP. Les quarkonia sont des particules rares et lourdes produites aux premiers instants de la collision, avant la formation du QGP. Ceci en fait des sondes idéales du QGP. En le traversant, la paire quark/anti-quark serait écrantée par les nombreux quarks et gluons du QGP (suppression des quarkonia). Différents états quarkonia ayant différentes énergies de liaison, la probabilité de dissociation de chaque état sera différente (suppression séquentielle). Au LHC, Upsilon (b-bbar) et J/psi (c-cbar) sont complémentaires, les premiers sont plus aptes pour étudier la suppression séquentielle, alors que les seconds permettent d’étudier la régénération (création de quarkonia par recombinaison de quarks du QGP). De plus, les effets dits froids, affectant la production des quarkonia même en absence du QGP, peuvent être étudiés avec des collisions proton-noyau.



Nous proposons d’étudier la production des quarkonia dans les collisions Pb-Pb et p-Pb aux énergies du LHC. Les quarkonia seront mesurés via leur décroissance en deux muons, lesquels seront reconstruits avec le spectromètre à muons d’ALICE. Dès 2015, le LHC fonctionne à une énergie presque double que celle du run 1. En 2015, ALICE a accumulé trois fois plus de données Pb-Pb que lors du run 1 et fin 2016 des données p-Pb seront aussi prises. Ceci permettra à l’étudiant de réaliser une analyse détaillée de la production des différents états quarkonia. L’étudiant participera aux prises de données d’ALICE au LHC ainsi qu’à l’alignement du spectromètre. Ce travail lui permettra de se familiariser avec les outils de travail de la grille de calcul et les codes de simulation, reconstruction et analyse de la collaboration ALICE.
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