Les sujets de thèses

Dernière mise à jour : 23-07-2017

7 sujets IRFU

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• Physique nucléaire

 

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

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.

Caractérisation de réseaux de neurones profonds appliqués à l'électroproduction de pi0 avec CLAS12 au Jefferson Laboratory

SL-DRF-17-0958

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe CLAS

Saclay

Contact :

Maxime DEFURNE

Franck SABATIE

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

Contact :

Maxime DEFURNE

CEA - DRF/IRFU/SPhN/CLAS

01 69 08 32 37

Directeur de thèse :

Franck SABATIE

CEA - DRF/IRFU/SPhN

01 69 08 32 06

Les réseaux de neurones profonds ont révolutionné l’analyse de données. Actuellement leur

utilisation pour diverses applications, allant du diagnostic médical à la reconnaissance faciale sur les réseaux sociaux, connait un véritable engouement du fait de leur surprenante performance. Toutefois les mécanismes à l’origine de cette efficacité sont loin d’être évidents, c’est pourquoi leur utilisation pour l’analyse de données expérimentales en physique reste limitée. Nous proposons d’appliquer cette technique d’intelligence artificielle à l’analyse des données qui seront collectées cet automne avec le spectromètre CLAS12 au Jefferson Lab. Il sera notamment demandé de classifier les données afin d’estimer des sections efficaces associées à divers processus telles que l’électroproduction de pions neutres. Une part significative de la thèse portera sur le développement mais également la compréhension du réseau de neurones ainsi qu’à la validation des résultats. Il est important de souligner que cette thèse s’effectuera en parallèle de deux autres sujets portant sur les données CLAS12 : L’un utilisant les méthodes d’analyse conventionnelles et l’autre utilisant pour la première fois une intelligence artificielle justifiant ces résultats mais moins performantes que les réseaux profonds en termes de classification. Ce trio de thèses sera une référence incontournable pour l’évaluation et la compréhension des méthodes d’intelligence artificielle appliquées à l’analyse de données complexes.

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).

Diffusion Drell-Yan et production de charmonium dans les collisions pion-noyaux

SL-DRF-17-0741

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe COMPASS

Saclay

Contact :

Stephane PLATCHKOV

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

Contact :

Stephane PLATCHKOV

CEA - DRF/IRFU/SPhN/COMPASS

0169087459

Directeur de thèse :

Stephane PLATCHKOV

CEA - DRF/IRFU/SPhN/COMPASS

0169087459

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_sstheme.php?id_ast=32

La réaction Drell-Yan (DY), où un quark et un antiquark s’annihilent pour créer une paire de leptons, permet d'accéder aux densités de distribution des quarks à l’intérieur des deux hadrons en interaction. L’interaction entre deux hadrons donne également lieu à la production de mésons J/psi, constitués d'un quark et d'un antiquark charmés (charmonium). Ces deux processus sont de nature différente, mais leurs sections efficaces sont toutes deux fonction de la densité de la matière nucléaire traversé. Elles dépendent de la perte d’énergie des partons avant l’interaction, de la perte d’énergie du J/psi après sa création et de la modification des distributions des partons dans les noyaux. Afin d’isoler les différents effets dus à la matière nucléaire, nous proposons une analyse simultanée de ces deux processus par la même expérience.

Les données expérimentales sont collectées par l’expérience COMPASS au CERN. COMPASS étudie les processus de diffusion DY et de production de J/psi en utilisant un faisceau de pions et trois cibles avec nombres atomiques différents. L'étudiant commencera sa thèse par analyser les données déjà collectées en 2015. Il devra évaluer et appliquer les corrections nécessaires pour obtenir des résultats pour chacune des trois cibles utilisées. Il devra aussi préparer au mieux la deuxième prise de données prévue pour 2018 et l’analyse qui devra suivre. Pendant la prise de données il prendra la responsabilité du fonctionnement de l’un des détecteurs de particules construits par l’IRFU.

Une grande partie du travail de thèse sera consacrée à l’interprétation des données, qui tiendra compte des développements théoriques les plus récents. Pour cette thèse collaborative l’étudiant travaillera aussi sous la direction de François Arleo du LLR (Ecole polytechnique), qui est un expert mondialement reconnu dans ce domaine. Différentes études phénoménologiques basées sur ces données sont possibles; elles permettront de clarifier: (i) la quantité de pertes d’énergie de partons dans la matière nucléaire, (ii) l’universalité des distributions des partons en diffusion profondément inélastique et en DY, (iii) la dynamique de production du charmonium dans les collisions nucléaires.

Etude de l'evolution de la forme quantique des noyaux exotiques

SL-DRF-17-0723

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe Structure Noyau

Saclay

Contact :

Wolfram KORTEN

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

Contact :

Wolfram KORTEN

CEA - DSM/IRFU/SPhN/Structure Noyau

+33169084272

Directeur de thèse :

Wolfram KORTEN

CEA - DSM/IRFU/SPhN/Structure Noyau

+33169084272

Voir aussi : https://www.researchgate.net/profile/Wolfram_Korten

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_sstheme.php?id_ast=293

Voir aussi : https://www.phy.anl.gov/atlas/

La forme d’un noyau, c.à.d. la déviation par rapport à une forme sphérique de la distribution en masse, est une de ses propriétés fondamentales, gouvernée à la fois par des effets macroscopiques et microscopiques, tels que la structure en couche du noyau. L’étude de la forme des noyaux exotiques, c.à.d. très loin de la vallée de stabilité, permet de tester finement les différents modèles théoriques qui ont été développés pour les noyaux stables.

L’objectif de cette thèse est l’étude de l’évolution de la forme des noyaux riches en neutrons autour de la masse A~100 par excitation Coulombienne. Ces noyaux se situent loin des couches fermées et se déforment pour minimiser leur énergie potentielle. Contrairement à la grande majorité des noyaux non-sphériques qui prennent une forme d’ellipsoïde allongé, ces noyaux sont prédits comme très changeants pouvant aller d’allongés (prolate) à aplatis (oblate) en passant par des formes triaxiales. Mais l’information sur leur ‘‘collectivité’’ mesurée par la probabilité de transition vers des niveaux excités reste encore très limitée et la connaissance de leur forme est presque non-existante.

Pour le projet de thèse, une expérience d'excitation Coulombienne visant le noyau 100Zr est prévu. Cet isotope est positionné à N=60, à la charnière où la coexistence de forme se développe. La methode d'excitation Coulombienne permet d'extraire la probabilité d'excitation pour chaque état excité et ensuite d'extraire un jeu d'éléments de matrice électromagnétiques et surtout leur moment quadripolaire statique qui détermine la forme du noyau. Le faisceau radioactif est produit par l'installation ATLAS-CARIBU à l'Argonne National Laboratory (USA). CARIBU est la seule installation au monde qui peut actuellement délivrer ce type de faisceau d'un élément réfractaire. L'expérience est déjà acceptée par le comité local d'expériences avec une haute priorité et nous attendons sa réalisation pour (debut) 2018. Le thésard participera activement à la préparation de l'expérience. Il/Elle sera responsable pour l'analyse des données et la publications des résultats scientifiques.

Au cours de sa thèse, l’étudiant(e) sera amené(e) participer à d'autres expériences du groupe et à présenter ses résultats au cours de colloques et de conférences internationales. Cette thèse s’inscrit dans un travail collaboratif avec des partenaires français et internationaux. La préparation et la réalisation des expériences nécessiteront des missions, notamment à l'ANL, Etats-Unis, où un séjour de 4-6 semaines pourra s'avérer nécessaire.

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

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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