Chercheur postdoctoral en physique des neutrinos au Japon (H/F)

Description du Poste

Les Missions

L’expérience Hyper-Kamiokande vise une mesure de précision tant des paramètres atmosphériques que de la phase de violation de CP et de l’unitarité de la matrice PMNS. Pour ce faire, il est crucial d’atteindre une incertitude systématique sur la réponse de notre détecteur inférieure à 1 %, tandis que les incertitudes sur Super-Kamiokande dépassent 3 %.

Le candidat retenu sera responsable du développement de la première analyse d’Hyper-Kamiokande basée sur un ajustement commun entre neutrinos d’accélérateurs et atmosphériques. Il reprendra les développements actuels sur cet ajustement commun pour le rendre compatible avec la chaîne de reconstruction d’événements et de sélections d’Hyper-Kamiokande, et l’appliquera afin de réaliser la première analyse d’oscillation de l’expérience.

Afin de parvenir à ce résultat, le candidat dirigera le développement de la procédure d’analyse (reconstruction, sélection, erreurs systématiques) d’Hyper-Kamiokande. Il travaillera d’abord à tester les limites de nos algorithmes de reconstruction basés sur des méthodes de vraisemblance et d’apprentissage profond, afin de sélectionner les plus adéquats pour chaque tâche spécifique. En parallèle de ces tests, il devra créer la chaîne complète de reconstruction des événements dans Hyper-Kamiokande. Il sera ensuite amené à tester la robustesse de cette chaîne vis-à-vis des paramètres systématiques de modélisation du détecteur ou des interactions physiques (interactions secondaires des pions, etc.) afin de quantifier, pour la toute première fois, l’incertitude systématique attendue sur nos paramètres d’oscillation.

La seconde partie de son travail consistera à réduire la dépendance de nos résultats d’oscillation aux modèles. Le candidat pourra aussi bien développer des échantillons de contrôle (« side bands ») qu’implémenter des modèles d’apprentissage automatique bayésiens afin de minimiser nos erreurs systématiques. Il veillera à les introduire petit à petit dans la procédure d’ajustement commun entre neutrinos atmosphériques et d’accélérateurs d’Hyper-Kamiokande. Le chercheur développera ainsi la chaîne d’analyse officielle qui devrait sous-tendre la première analyse d’oscillation d’Hyper-Kamiokande.

Le candidat sera d’abord amené à utiliser la chaîne qu’il aura développée afin de réaliser une analyse de sensibilité complète de l’expérience aux paramètres d’oscillation d’Hyper-Kamiokande. Il sera enfin amené à réaliser lui-même la première analyse d’oscillation d’Hyper-Kamiokande afin de produire les premières contraintes sur les paramètres d’oscillation en 2028. Dans le cas où les données viendraient à être retardées, le chercheur disposera des données de Super-Kamiokande ou de T2K afin de tester sa chaîne d’analyse et de produire, par la même occasion, l’analyse d’oscillation la plus robuste et la plus sensible à ce jour dans ce secteur.

Pour ce faire, le candidat s’appuiera sur les équipes d’ILANCE, du LLR et de l’IPMU. Il aura l’opportunité de superviser plusieurs étudiants déjà largement impliqués dans ce développement, à la fois sur les aspects informatiques (machine learning), de reconstruction et d’analyse des oscillations. Selon ses préférences, le post-doctorant sera également invité à participer à des développements phénoménologiques et à des études utilisant le fitter d’oscillation de neutrinos, portant notamment sur la leptogenèse à basse énergie, l’unitarité du PMNS ou les modèles de symétrie de saveur leptonique, en collaboration avec des étudiants et des théoriciens déjà impliqués dans ces thématiques. Le candidat aura également l’opportunité unique de participer directement à la construction du détecteur Hyper-Kamiokande sur site (Kamioka).

L'Activité

* Développement de la chaîne complète de reconstruction d’événements et d’estimation des erreurs systématiques d’Hyper-Kamiokande.
* Réduction des incertitudes systématiques via l’apprentissage automatique, les échantillons de contrôle, etc.
* Test des algorithmes sur les données de calibration de Super-Kamiokande ainsi que sur les données d’accélérateur (T2K) et atmosphériques (SK).
* Participation à l’analyse d’oscillation de Super-Kamiokande et/ou de T2K.
* Analyse des premières données d’Hyper-Kamiokande.
* Participation à la construction d’Hyper-Kamiokande.
* Présentation des résultats lors de réunions de collaboration et de conférences.
* Publication dans des revues à comité de lecture.

Votre Profil

Compétences

* Formation : doctorat en physique expérimentale des particules.
* Programmation : compétences en Python, C++ et ROOT ; des bases en Fortran seraient appréciées.
* Langues : maîtrise de l’anglais parlé et écrit, niveau B2 minimum.
* Bonnes compétences en communication et capacité à travailler en équipe.

Compte tenu de la difficulté de la tâche, ce projet exige du candidat retenu de solides compétences en physique des neutrinos et en reconstruction d’événements. Une expérience significative en apprentissage automatique sera également appréciée. En outre, le candidat devra faire preuve d’une grande autonomie scientifique et être capable d’encadrer des étudiants tout en appréciant ce rôle, afin d’atteindre les objectifs ambitieux de ce projet.

Votre Environnement de Travail

Laboratoire ILANCE, CNRS-IN2P3 / The University of Tokyo

ILANCE signifie « International Laboratory for Astrophysics, Neutrino and Cosmology Experiments » (Laboratoire international pour les expériences en astrophysique, neutrinos et cosmologie). Il s’agit d’un laboratoire commun au CNRS et à l’Université de Tokyo, situé sur le campus de Kashiwa de l’Université de Tokyo, dont les principaux thèmes de recherche portent sur la cosmologie, la matière noire, la physique des neutrinos et la physique des particules.

Au cours de la prochaine décennie, les expériences prévues dans ces différents domaines ont le potentiel de révolutionner notre compréhension de la formation et de l’évolution de l’Univers, avec la participation des équipes d’ILANCE. Ce laboratoire international offre un environnement éducatif exceptionnel ainsi que des opportunités de recherche aux doctorants, post-doctorants et stagiaires français et japonais.

Laboratoire implanté au Japon, ILANCE rassemble des chercheurs, étudiants, post-doctorants, ingénieurs et techniciens du CNRS et d’institutions japonaises. Il est composé à la fois de scientifiques étrangers effectuant des séjours de longue durée au Japon et de physiciens japonais.

Le groupe neutrino est dirigé par Benjamin Quilain et Michel Gonin et concentre ses recherches sur les expériences d’oscillation de neutrinos au Japon : T2K, Super-Kamiokande et Hyper-Kamiokande. Le groupe est constitué de deux chercheurs permanents, de deux post-doctorants et de cinq doctorants occupant une position conjointe entre ILANCE et le Laboratoire Leprince-Ringuet (UMR 7638).

Dans le contexte du sujet proposé, le responsable du groupe dirige l’effort de reconstruction d’Hyper-Kamiokande ainsi que les groupes de travail d’analyse des oscillations de T2K. De plus, le groupe collabore avec l’IPMU (P. De Perio et al.) et les ingénieurs logiciels du LLR afin d’établir un leadership fort dans le développement d’algorithmes basés sur l’apprentissage automatique, utilisables, robustes et rigoureusement validés avant le démarrage d’Hyper-Kamiokande.

Selon les goûts du candidat, celui-ci pourra passer jusqu’à six mois par an en France afin de travailler au Laboratoire Leprince-Ringuet.

Des déplacements à Kamioka et/ou Kyoto sont prévus afin de finaliser l’analyse et/ou de participer aux périodes de prise de données (« shifts ») et aux activités de construction du détecteur.

Rémunération et avantages

Rémunération

Entre 2 991,58 € et 4 756,76 € bruts mensuels, selon expérience

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

Le CNRS

Les métiers de la recherche