Missions

L'Agence Nationale de la Recherche finance deux contrats post-doctoraux d'une durée de trois ans pour étudier les désintégrations radiatives de mésons beaux au sein des groupes LHCb des laboratoires LAPP (Annecy-le-Vieux) et LPC (Clermont-Ferrand).

Le projet de recherche, baptisé RadiCal, se propose d'étudier les sources de la violation de CP dans le modèle standard (paradigme CKM) et de tester indirectement l'existence de nouvelles particules via des mesures de précision d'observables de ce modèle. Les mesures envisagées de rapports de branchements et d'asymétries CP se baseront sur l'échantillon de données existant et sur celui qui sera enregistré pendant le Run 3 du LHC. Les objectifs scientifiques comportent des volets techniques pour maintenir ou améliorer les performances du détecteur lors du Run 3.

Les rapports de branchement des modes supprimés de Cabibbo Bd→ππγ et Bs→Kπγ permettent de contraindre le rapport des éléments CKM |Vtd/Vts|2 à partir du mode favorisé Bd→Kπγ et du rapport des facteurs de forme correspondants. L'observation du premier mode à LHCb améliorait les contraintes existantes et motiverait un calcul plus précis des facteurs de forme qui, sans quoi, deviendraient la source d'incertitude dominante. Dans les désintégrations de Bd et de Bs vers le même état final, cette contribution QCD est absente. Le mode Bs→Kπγ est donc particulièrement intéressant. La difficulté majeure entravant l'observation des désintégrations Bd→ππγ est la contamination des désintégrations favorisées pour lesquelles l'identification des hadrons est incorrecte. Dans le cas des désintégrations Bs→Kπγ, la capacité du détecteur à mesurer les photons se convertissant en paire e+e- est cruciale pour distinguer les signaux des Bd et des Bs.

Les analyses CP détermineront les asymétries de désintégrations entre B et B vers des états finaux hhγ où h est un kaon ou un pion. Selon le modèle standard, ces asymétries sont nulles car la polarisation du photon interdit l'interférence entre les amplitudes de désintégrations avec et sans mélange. Une déviation de zéro ne saurait être expliquée que par la présence de nouvelle physique. Compte tenu de la dépendance en spin des asymétries, des analyses d'amplitudes des modes KKγ et ππγ sont prévues, permettant un gain statistique et une sensibilité aux opérateurs non-dipolaires qui pourraient modifier les paramètres CP en fonction de la région dans les diagrammes de Dalitz. La clef de voûte de ces analyses est l'ajustement des paramètres CP aux données selon un modèle dépendant à la fois de la cinématique des désintégrations, du temps propre et des résultats de l'étiquetage de saveur. Les ajustements cinématiques et CP sont indépendamment développés au LPC et au LAPP. Il est envisagé des les fusionner ou d'en développer un nouveau.

Activités

La partie principale du travail au LAPP est l'élaboration de l'ajustement des paramètres CP dans les désintégrations Bs→KKγ extraites des données LHCb du Run3.
Un deuxième volet concerne la recherche de désintégrations supprimées dans les données existantes des Runs 1 et 2. Ces mesures exploiteraient des photons convertis en paires e+e- dans le détecteur qui permettent dans une certaine mesure la séparation des désintégrations des Bd et des Bs. Compte tenu de la disponibilité de ces données et de leur excellente calibration, ces analyses débuteront dès le recrutement et viseront l'observation des désintégrations Bs→KKγ et potentiellement celles des Bs→J/ψπ0.
Ces deux sujets seront menés en collaboration étroite avec le groupe LHCb du LPC.
Finalement, une participation aux études de physique pour un fonctionnement de LHCb après le Run 4 du LHC est envisagée (Upgrade 2).

Compétences

Diplôme: Doctorat en physique des particules expérimentale.
Physique: Une connaissance préalable de la physique des saveurs est souhaitée mais pas indispensable.
Programmation: maîtrise des languages C++ et python et ROOT, une connaissance de l'environnement logiciel de LHCb est souhaitée mais pas indispensable.
Langues: anglais couramment parlé et écrit.
Capacité à communiquer et à travailler en équipe.

Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : < 2 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).
• Avoir 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.

LHCb est l'une des quatre expériences principales du LHC (avec ATLAS, CMS et ALICE) et est dédiée principalement à l'étude de la physique des saveurs lourdes, essentielle à la recherche indirecte de nouvelle physique au-delà du modèle standard par des mesures de précision de la violation de CP et des désintégrations rares des hadrons beaux et charmés. L'équipe LHCb du LAPP a une expertise reconnue dans la calorimétrie depuis le démarrage de l'expérience. Elle a contribué significativement à la migration en ligne de la calibration des calorimètres dans le système de déclenchement logiciel mis en place pour le démarrage des prises de données de 2015. Plusieurs membres du groupe ont eu des responsabilités de coordination du groupe de travail sur « l'identification des particules et objets calorimétriques ». Le groupe a publié plusieurs analyses sur l'étude des plans de Dalitz de désintégrations en charme ouvert ainsi que sur la spectroscopie des quarkonia. Enfin, le groupe a un rôle moteur dans les micro-codes et leur environnement de développement novateur du système d'acquisition à 40 MHz de l'upgrade du détecteur LHCb.

Contraintes et risques

Déplacements : des déplacements de courtes durées sont à prévoir en France et à l'étranger