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Post-doctorant-e. Extraction de signaux d'erreur pour le contrôle des détecteurs d'ondes gravitationnelles : caractérisation et améliorations des performances (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mercredi 29 juin 2022

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Informations générales

Référence : UMR5814-CLABOM-079
Lieu de travail : ANNECY LE VIEUX
Date de publication : mercredi 8 juin 2022
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 24 mois
Date d'embauche prévue : 1 septembre 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : entre 2 664 € et 3783 € bruts par mois, selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

Le LAPP (Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules), laboratoire faisant partie de l'institut IN2P3/CNRS), lance un appel à candidatures pour un poste de post-doctorant(e) pour travailler sur l'expérience Virgo.
Virgo est un détecteur d'ondes gravitationnelles installé à Cascina près de Pise en Italie. Le/la postdoc rejoindra l'équipe Virgo du LAPP, constituée d'une trentaine de physiciens, ingénieurs et techniciens. Dans le cadre du système de détection de la lumière laser en sortie de l'interféromètre dont le LAPP a la charge, l'activité principale du postdoc sera l'étude des performances de l'extraction des signaux de contrôle à partir de signaux de photodiodes démodulés numériquement au MHz, en vue de proposer des améliorations pour les périodes d'observations suivantes (la prochaine, O5, doit débuter fin 2025). Des activités liées aux réglages du détecteur Virgo ou au montage d'une plateforme de R&D au LAPP pourront être envisagées.

Activités

Les détecteurs d'ondes gravitationnelles sont des interféromètres de Michelson kilométriques avec des cavités Fabry-Perot dans les bras et recyclés en puissance et en signal. Afin d'optimiser leur sensibilité, la longueur et l'alignement des différentes cavités optiques sont contrôlés à partir de signaux d'erreur extraits via différents capteurs qui mesurent la puissance du faisceau laser en différents points de l'interféromètre. Les capteurs, photodiodes longitudinales et quadrants, sont installés sur six bancs optiques suspendus sous vide. Les signaux numérisés de ces photodiodes sont les signaux d'erreur utilisés pour le contrôle de l'interféromètre. Le bruit électronique de la chaîne de lecture des photodiodes est donc critique pour ne pas limiter la sensibilité du détecteur. Différentes informations sont extraites des photodiodes : à partir de la puissance directement dans la bande basse fréquence jusqu'à 10 kHz, et à partir de la puissance démodulée à des fréquences entre 6 et 130 MHz. Dans Virgo, la démodulation est réalisée de façon numérique après avoir échantillonné à 400 MHz le signal de la photodiode. Cette démodulation induit de fortes contraintes sur le bruit de phase de la distribution d'horloges dans le détecteur. Le groupe du LAPP est en charge de la chaîne de lecture des photodiodes longitudinales, des voies d'ADC et de l'électronique de démodulation numérique (firmware et software), et des logiciels temps-réel utilisés sur des PC dédiés pour les boucles de contrôle numérique du détecteur Virgo. Le groupe du LAPP a aussi été en charge du design et du suivi du réseau de distribution d'horloge.
Le (la) candidat(e) retenu(e) rejoindra l'équipe Virgo du LAPP et participera en priorité à l'étude des performances de la chaîne de lecture des photodiodes incluant la démodulation numérique qui sera utilisée pour la période d'observation O4 (2023). Ces études permettront d'envisager des améliorations pour les périodes d'observations suivantes (run à partir de 2026) et pour le futur détecteur d'ondes gravitationnelles Einstein Telescope :
- participation à la définition du banc de mesure des performances et du niveau de bruit de l'électronique numérique et de la distribution d'horloge (à la fois la distribution actuelle et la distribution basée sur White Rabbit en préparation pour le run O5).
- mise en place d'un outil de simulation de toute la chaîne de lecture et des possibles sources de bruit
- comparaison des données et des simulations afin de comprendre les sources principales de bruit dans la chaîne, ce qui permettra de proposer des améliorations du design des cette électronique pour les évolutions future de Virgo et pour le futur détecteur Einstein Telescope.
- investigation et comparaison avec d'autres solutions pour la démodulation, comme celle utilisée dans les détecteurs LIGO par exemple.

Le groupe du LAPP est aussi impliqué dans le design des bancs optiques de Virgo et prévoit de monter au LAPP un banc optique suspendu sous vide afin de développer différentes mesures. La premier montage consistera à mesurer la lumière rétro-diffusée par différentes optiques et à étudier les différents couplages possibles qui limitent la sensibilité du détecteur Virgo. Le postdoc pourrait participer aux activités associées.

Le poste est basé au LAPP, avec la possibilité de se rendre de façon ponctuelle à EGO pour travailler directement sur le détecteur Virgo.

Compétences

- Doctorat (Ph.D) en physique
- Une expérience instrumentale et d'interprétation de données est requise.
- Maîtrise de l'anglais, parlé et écrit (minimum B2).

Ce poste est cofinancé pour une durée de deux ans par le Labex ENIGMASS et l'European Gravitational Observatory (EGO). Les candidats doivent être titulaires d'un doctorat.
Niveau d'expérience : entre 0 à 7 ans.

Les candidats(es) doivent :
- Postuler sur le Portail emploi du CNRS https://emploi.cnrs.fr/Offres.aspx : soumettre une lettre de motivation expliquant leur intérêt pour le poste et un curriculum vitae détaillé (contenant une description de leur expérience de recherche avec une liste de publications mettant en évidence leurs contributions personnelles).
- des références et faire envoyer au moins 2 lettres de recommandation à lapp_administration_rh_secretariat@lapp.in2p3.fr (des renseignements complémentaires peuvent être obtenus auprès de cette même adresse mail).

Contexte de travail

Le LAPP est un laboratoire de l'Institut de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3),institut du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) qui coordonne les programmes dans ces domaines. Le LAPP est une unité mixte de recherche (UMR 5814) du CNRS et de l'Université Savoie Mont-Blanc (USMB). Plus de 150 chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs, techniciens,administratifs, étudiants et visiteurs étrangers y travaillent. Les recherches menées au LAPP ont pour but l'étude de la physique des particules élémentaires et de leurs interactions fondamentales, ainsi qu'à explorer leurs liens avec les grandes structures de l'Univers. Les travaux des équipes du LAPP visent,entre autres, à comprendre l'origine de la masse des particules, à percer le mystère de la matière noire ou encore à déterminer ce qui est arrivé à l'antimatière présente dans notre univers au moment du Big-Bang.
Virgo est une expérience internationale de détection des ondes gravitationnelles basée à Pise en Italie.Son principe de détection est un interféromètre de Michelson dont les bras mesurent 3km. Le groupe Virgo du LAPP compte 9 physiciens, 12 ingénieurs et techniciens ainsi que 7 doctorants et post-doctorants. Le groupe participe à la construction et au fonctionnement du détecteur Virgo avec les réglages pour le run O4 (2023) et la préparation des améliorations à apporter pour le run O5 (2026):système de détection du laser en sortie de l'interféromètre, électronique et logiciels pour le contrôle du détecteur et l'acquisition des données, bancs optiques intégrés au système de «squeezing» pour réduire le bruit quantique dans le détecteur, étalonnage du détecteur. Le groupe est aussi impliqué dans la caractérisation des données et dans les recherches d'ondes gravitationnelles en provenance de coalescences d'objets compacts, d'un fond stochastique ou d'étoiles à neutrons en rotation. Le groupe commence aussi à s'investir dans la conception du futur détecteur d'ondes gravitationnelles Einstein Telescope (2030+).

Contraintes et risques

- Déplacements: des déplacements de courtes durées sont à prévoir, en Italie et en France principalement.
- Manipulations avec des lasers infra-rouge.

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