Les sujets de thèses

Dernière mise à jour : 24-11-2017

6 sujets IRFU

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• Physique nucléaire

 

Corrélations de courte portée dans les noyaux exotiques

SL-DRF-18-0339

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe Structure Noyau

Saclay

Contact :

Anna CORSI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Anna CORSI

CEA - DRF/IRFU/SPhN/Structure Noyau

01 69 08 7554

Directeur de thèse :

Anna CORSI

CEA - DRF/IRFU/SPhN/Structure Noyau

01 69 08 7554

Page perso : http://irfu.cea.fr/Pisp/acorsi/

Labo : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=487

Le noyau atomique est un système quantique de fermions corrélés, les protons et les neutrons. Ceux-ci peuvent s’apparier à très courte distance (~1 fm, bien inférieure à leur distance moyenne), où l’interaction nucléaire devient fortement répulsive et est moins bien connue. Ces configurations, dites corrélations de courte portée, nous donnent une occasion unique pour étudier ce régime en laboratoire, d’autant plus qu’il est particulièrement critique car à la transition entre une description du noyau en termes de protons/neutrons et de quarks/gluons. Des mesures pour caractériser les corrélations de courte portée ont été effectuées dans les noyaux stables, mais la technique de mesure utilisée actuellement ne permet pas d’étudier les noyaux instables, où le déséquilibre entre neutrons et protons peut affecter ces corrélations. Une nouvelle technique qui consiste à envoyer le noyau à étudier sur une cible de proton est envisagé.

Le/la candidat(e) analysera des données issues de la première expérience de test avec des faisceaux stables, qui sera effectuée à l’institut JINR de Dubna (Russie) au printemps 2018. Il/Elle sera ensuite fortement impliqué(e) dans la préparation et la réalisation du programme porté par le groupe avec des faisceaux radioactifs produits par l'accélérateur de GSI (Allemagne) et une cible d’hydrogène liquide que nous développons actuellement grâce à un financement de l’ANR.

Parallèlement au programme expérimental, il/elle effectuera des simulations pour définir un nouveau système de détection basé sur le « tracking » des particules chargées dans un champ magnétique. Ce système permettra d’augmenter l’acceptance pour l’identification et la mesure du moment de ces particules lors des expériences futures à GSI.

L’analyse des données et les simulations seront effectuées à l’aide des logiciels ROOT et Geant4, respectivement, basés sur le langage de programmation C++ et employés de routine en physique nucléaire et subnucléaire. La thèse se déroulera au CEA Saclay en collaboration étroite avec MIT (USA) et TU Darmstadt (Allemagne). Un séjour de longue durée à Darmstadt est envisagé.

DÉVELOPPEMENT DU DÉTECTEUR MUON FORWARD TRACKER (MFT) D’ALICE

SL-DRF-18-0342

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 : 01-10-2018

Contact :

Stefano PANEBIANCO

CEA - DRF/IRFU/SPhN/ALICE

0169087357

Directeur de thèse :

Alberto Baldisseri

CEA - DRF/IRFU/SPhN/ALICE

+33 169089333

L’expérience ALICE du CERN, qui étudie le Plasma de Quarks et de Gluons, a un ambitieux programme d’améliorations pour les futurs Run 3 et 4. 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 toutes les phases de production, qualification et validation du nouveau détecteur MFT. En particulier, il/elle aura un rôle clé dans l’études des circuits hybrides intégrant les capteurs CMOS qui constituent les disques. Il/elle jouera un rôle moteur dans le commissioning du détecteur et dans l'analyse de ses premières données. La simulation des performances de l’appareillage pour les différents signaux de physique sera fondamentale pour améliorer la description de la géométrie dans la simulation Montecarlo et caractériser les performances du système lors du commissioning. 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.

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

SL-DRF-18-0285

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 : 01-10-2018

Contact :

Wolfram KORTEN

CEA - DSM/IRFU/SPhN/Structure Noyau

+33169084272

Directeur de thèse :

Wolfram KORTEN

CEA - DSM/IRFU/SPhN/Structure Noyau

+33169084272

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

Labo : 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 méthode 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 fin 2018 ou debut 2019. Le/la doctorant(e) participera activement à la préparation de l'expérience. Il serait donc souhaitable qu'il/elle commencera son travail déjà lors d'une stage M2. Il/elle sera responsable pour l'analyse des données et de la publication 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, États-Unis, où un séjour de 4-6 semaines pourra s'avérer nécessaire.

Forme des noyaux et population des fragments de fission

SL-DRF-18-0167

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe MNM

Saclay

Contact :

Thomas MATERNA

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Thomas MATERNA

CEA - DSM/IRFU/SPhN/MNM

0169084091

Directeur de thèse :

Thomas MATERNA

CEA - DSM/IRFU/SPhN/MNM

0169084091

Labo : http://irfu.cea.fr/Sphn/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_sstheme.php?id_ast=186&id_unit=7&id_groupe=498

Voir aussi : https://www.ill.eu/fr/instruments-support/instruments-groups/instruments/fipps/description/a-view-of-the-instrument-housing/

Parmi les noyaux produits par la réaction de fission nucléaire, certains le sont sous plusieurs formes (sphérique ou déformée). Cette coexistence de formes dans le même noyau pourrait être le reflet de différents modes de fission. L’objet de la thèse est d’étudier la production de ces noyaux et de leurs formes lors de la fission thermique de l’233U avec le tout nouveau spectromètre FIPPS installé auprès du réacteur à haut flux de Grenoble. La campagne expérimentale est prévue en tout début de thèse. Le travail consistera en premier lieu dans la préparation de l’expérience avec éventuellement une partie de tests de ce nouvel instrument puis la prise de donnée proprement dite. Une partie importante de la thèse sera consacrée à l’analyse des données avec des codes existants et développés dans notre labo à l’IRFU ou encore à l’Institut Laue Langevin de Grenoble. L’interprétation des résultats se fera à l’aide d’un code de désexcitation des fragments développé au CEA Cadarache et de modèles récents du processus de fission nucléaire. Le but à terme est de mieux comprendre l’influence de la structure nucléaire et des déformations qui en découlent sur le processus de fission. Cette thèse s’inscrit dans une étude plus générale de la réaction de fission, via les rayons gamma prompts émis par les fragments, menée par notre laboratoire à l’IRFU en collaboration avec l’Institut Laue-Langevin de Grenoble et le SPRC du CEA Cadarache. Une partie de la thèse sera effectuée sur le site du réacteur de recherche de Grenoble.

La découverte des nouveaux éléments superlourds : développement et mise en œuvre de nouveaux outils

SL-DRF-18-0262

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe Structure Noyau

Saclay

Contact :

Barbara Sulignano

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Barbara Sulignano

CEA - DSM/IRFU/SPhN/LENA

0169 08 42 27

Directeur de thèse :

Barbara Sulignano

CEA - DSM/IRFU/SPhN/LENA

0169 08 42 27

Labo : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=3404

La chasse aux éléments super lourds est l'un des sujets les plus passionnants et actifs de ces dernières années et a déjà produit de nouveaux éléments tels que 113, 115, 117 et 118. Tous ces noyaux peuvent être produits par des réactions de fusion-évaporation. Cependant, leurs études sont fortement entravées par les taux de production extrêmement bas, d'où une information expérimentale dans cette région très parcellaire. Les faisceaux stables à haute intensité de l'accélérateur linéaire supraconducteur de l'installation SPIRAL2 au GANIL couplés au spectromètre à séparateur super (S3) et un spectromètre à plan focal à haute performance (SIRIUS) ouvriront de nouveaux horizons pour cette recherche .

Le candidat travaillera sur le test complet de l'ensemble du détecteur au plan focal (SIRIUS), plus précisément sur le test et la caractérisation du détecteur de silicium double face (DSSD) ainsi que sur l'électronique frontale associée (FPCSA). L'étudiant participera activement aux tests finaux de l'ensemble du détecteur SIRIUS à effectuer au GANIL.

L'étudiant participera également aux activités scientifiques du groupe ayant pour objectif principal l'étude de la structure nucléaire dans les éléments lourds avec VAMOS GAS-FILLED au GANIL. En effet, dans un futur proche nous proposerons une vaste campagne de physique visant à étudier, par spectroscopie gamma prompte et désintégration, des éléments très lourds de l'Uranium au Rf (Z = 104).

Production de quarkonia dans les collisions plomb-plomb au LHC avec ALICE

SL-DRF-18-0407

Domaine de recherche : Physique nucléaire
Laboratoire d'accueil :

Service de Physique Nucléaire (SPhN)

Groupe ALICE

Saclay

Contact :

Javier CASTILLO

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2018

Contact :

Javier CASTILLO

CEA - DRF/IRFU/SPhN/ALICE

+33 169087255

Directeur de thèse :

Javier CASTILLO

CEA - DRF/IRFU/SPhN/ALICE

+33 169087255

Labo : 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, prédit par la Chromodynamique Quantique, la théorie de l’interaction forte, est atteint pour des températures ou des densités d’énergie très élevées. Ces conditions sont réunies 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 même 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 par écrantage de couleur). Les différents états quarkonia ayant différentes énergies de liaison, la probabilité de dissociation de chaque état sera différente, on parle alors de suppression séquentielle. Au LHC, les Upsilon (b-bbar) et les J/psi (c-cbar) sont complémentaires, les premiers seraient plus aptes pour étudier la suppression séquentielle, alors que les seconds permettraient d’étudier d'éventuels mécanismes de régénération (création de quarkonia par recombinaison de quarks du QGP).

Notre équipe est composée de 6 physiciens permanents, un doctorant et d’une dizaine d’ingénieurs et techniciens. Le groupe de Saclay a d’importantes responsabilités dans la collaboration ALICE, dont la coordination des analyses quarkonia, et est très reconnu pour ses nombreuses contributions dans des domaines variés: détecteurs, logiciel, analyse, etc.

Nous proposons d’étudier la production des quarkonia dans les collisions Pb-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.

Depuis 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 2018 une nouvelle prise de données Pb-Pb devrait encore au moins doubler la statistique disponible. Ceci permettra à l’étudiant de réaliser une analyse détaillée de la production des différents états quarkonia. L’étudiant participera aussi aux efforts de notre laboratoire sur le programme d'upgrade du spectromètre à muons pendant le long shutdown 2 en vue des runs 3 et 4 du LHC.
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