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Doctorant en physique subatomique et cosmologie (H/F)

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Informations générales

Référence : UMR5821-CHRVEL-070
Lieu de travail : GRENOBLE
Date de publication : mercredi 15 avril 2020
Nom du responsable scientifique : Corinne Bérat
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Les neutrinos, les rayons cosmiques, et les photons de très haute énergie ainsi que les ondes gravitationnelles fournissent des informations complémentaires pour étudier les objets les plus énergétiques de l'Univers. Il est maintenant tout à fait clair que l'analyse combinée des données de différentes expériences est très prometteuse, et l'astronomie multi-messagers présente d'excellentes perspectives en la matière dans un avenir proche. L'Observatoire Pierre Auger est l'expérience phare actuelle qui étudie les rayons cosmiques à ultra-haute énergie (RCUHE), et des observations multi-messagers ont été réalisées dès le début de son exploitation, avec des sensibilités sans précédent aux photons, neutrinos et neutrons à ultra-haute énergie (UHE). La découverte d'ondes gravitationnelles provenant de la fusion de systèmes binaires d'objets compacts par LIGO et Virgo a déclenché une série spectaculaire d'observations dans le spectre électromagnétique complet et recherche des flux de neutrinos avec ANTARES, IceCube et l'Observatoire Pierre Auger. Auger continuera à rechercher d'éventuelles contreparties neutrinos UHE aux événements transitoires détectés. Une perspective prometteuse est d'inclure les photons UHE dans ces recherches de suivi. C'est un vrai défi qui peut être relevé grâce au projet AugerPrime d'amélioration de l'Observatoire.

L'observation de photons ou de neutrinos dans l'Univers au-delà de 1017 eV serait en soi un résultat majeur. La non-observation de sources ponctuelles et de flux diffus de photons et de neutrinos par Auger a permis de dériver des limites supérieures qui contraignent très efficacement les modèles. Ces limites ont exclu les modèles « topdown » prédisant l'origine des RCUHE dans la désintégration de particules super-massive et ont également permis d'explorer des scénarios astrophysiques. Dans ces derniers, les photons UHE peuvent être produits par les interactions hadroniques des RCUHE à l'intérieur ou à proximité des sources astrophysiques. N'étant pas déviés par les champs magnétiques galactiques et extragalactiques, les photons devraient permettre de pointer vers ces sources. Ils peuvent également résulter de la désintégration des pions neutres produits dans l'interaction des RCUHE avec les photons du CMB, processus connu sous le nom de Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK), aidant ainsi à comprendre l'origine de la suppression du flux au-dessus de 50 EeV.

Le(a) doctorant(e) devra concevoir une analyse discriminante de qualité basée sur une méthode de reconstruction qui repose sur le principe d'universalité des gerbes atmosphériques, les observables étant obtenues grâce au réseau de surface qui est en cours d'amélioration. L'objectif est de développer une recherche performante de photons à ultra-haute énergie dans les données Auger. Le processus d'identification pourrait être intégré dans une analyse multi-messager des phénomènes astrophysiques d'étendue internationale et être utilisé dans le cadre d'un réseau d'alerte.

Contexte de travail

Le laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble (LPSC) (http://lpsc.in2p3.fr) est une unité mixte de recherche associant le CNRS-IN2P3, l'Université Grenoble Alpes (UGA) et l'école Grenoble INP, pour un effectif moyen d'environ 230 personnes.
Le doctorant sera accueilli dans l'équipe de recherche AUGER, constitué de trois chercheurs (2 permanents, 1 CDD). La directrice de thèse est la responsable du groupe, un co-encadrement sera assuré par la chercheur en CDD. Le groupe Auger émarge au Labex Enigmass, et le contrat doctoral est financé par ce Labex, dans le cadre du groupe de travail Gravitational waves and multi-messenger science.

Informations complémentaires

Durant la thèse, des séjours de plusieurs jours dans des pays membres de la collaboration Pierre Auger seront nécessaires, en particulier en Argentine, à l'Observatoire Pierre Auger

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