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Contrat doctoral Subatech équipe théorie -- physique hadronique -- quarkonia (H/F)

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

Date Limite Candidature : lundi 8 mars 2021

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Informations générales

Référence : UMR6457-POLGOS-001
Lieu de travail : NANTES
Date de publication : lundi 15 février 2021
Nom du responsable scientifique : Pol-Bernard Gossiaux
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Le titre prévu de la thèse : Traitement amélioré de la description théorique de production de quarkonia dans les collisions d'ions lourds ultrarelativistes par le biais de la recombinaison dynamique de quarks lourds.

Le contexte scientifique : L'interprétation des données des collisions d'ions lourds ultra-relativistes collectées dans les collisionneurs RHIC (aux USA) et LHC (au CERN) est un des centres d'intérêt majeurs du groupe théorie à SUBATECH. Au cours des dernières années, nous avons développé le générateur d'événements EPOS3 dans le but d'étudier la physique “soft” de même que le générateur EPOS-HQ pour étudier les quarks lourds qui évoluent dans le plasma de quarks et de gluons formé dans ces réactions. Le but de cette approche est de développer un programme qui puisse reproduire simultanément les résultats des secteurs “saveurs Lourdes” et “secteur soft” afin de réduire les incertitudes intrinsèques à ces modélisations théoriques qui sont toutefois incontournables puisque la théorie exacte de l'interaction forte (la Chromodynamique Quantique) ne peut être résolue que dans des cas très précis et très limités.

Parmi les diverses "sondes dures" présentant un intérêt particulier, on peut citer la "suppression des quarkonia" proposée par Matsui et Satz. Les quarkonia sont des états liés de quarks lourds, stables dans le vide qui seraient dissous à température finie lorsqu'ils seraient immergés dans un plasma de quarks et de gluons en raison de l'équivalent en chromodynamique quantique des mécanismes d'écrantage de Debye. En raison de ce phénomène, les quarkonia sont souvent appelés "thermomètre du plasma de quark et de gluon", car différents états liés se dissoudraient à différentes températures au-dessus de la température de déconfinement Tc. Bien que cette image soit séduisante, sa mise en œuvre concrète dans des modèles numériques est souvent réalisée avec des approximations et des hypothèses assez grossières, par exemple en négligeant les échelles temporelles dynamiques finies inhérentes à la collision des ions lourds ultrarelativistes. Au cours des dernières années, on a également réalisé que certains quarkonia pourraient se former avant ou au cours de la transition vers la phase confinée, par 2 quarks lourds issus d'origines déconnectées. Ce mécanisme de recombinaison est habituellement modélisé en supposant des états liés quasi-stationnaires ce qui constitue également une approximation discutable.

Au cours des dernières années, nous (parmi certains chercheurs et chercheuses) avons commencé à étudier la faisabilité de traiter la formation de quarkonia dans les collisions noyau-noyau ultrarelativistes (CNNU) en adoptant le point de vue et les concepts des "systèmes quantiques ouverts" (voir par exemple ref. [1-3]), qui constituent le cadre dynamique correct pour une telle situation. En particulier, nous avons pu traiter le cas en quelque sorte plus simple de la production de bottomonium au grand collisionneur de hadrons (LHC), où une seule paire beauté-antibeauté est considérée, avec des perspectives prometteuses. Plus récemment, nous avons étudié la question des systèmes quantiques ouverts en faisant appel à des équations de type Linblad agissant sur l'opérateur densité d'états, qui peuvent être simplifiées en recourant à des approximations semi-classiques [4]. Cette approche pourrait s'avérer être tout à fait pertinente pour traiter la production de charmonia dans les collisions AA, un processus qui semble être dominé par la recombinaison de paires exogènes se produisant lorsque le QGP se refroidit. Contrairement à ce qui est souvent admis dans la littérature, il apparaît que ce processus de recombinaison est un processus assez lent, nécessitant des échanges dissipatifs d'énergie avec le bain de chaleur pour se produire efficacement ...

Le projet de thèse: Au cours de la thèse de doctorat, nous prévoyons de poursuivre l'étude de la production de quarkonia dans les collisions d'ions lourds ultra-relativistes en utilisant les concepts et les méthodes des systèmes quantiques ouverts. En particulier, nous concentrerons nos investigations sur le thème du confinement dynamique des Q-Qbar rétabli lors du refroidissement du QGP, qui sera traité dans l'approche « systèmes quantiques ouverts »; la méthode sera éventuellement étendue pour aborder la question de l'hadronisation des quarks lourds en mésons de saveur ouverts (et hadrons) afin de viser une description universelle.

Outre les développements théoriques, une partie de la thèse devrait être consacrée aux études phénoménologiques des CNNU étudiées expérimentalement sur les collisionneurs RHIC et LHC. Cela pourrait englober une certaine extension du cas proton-noyau. Ce projet offre la possibilité de réaliser des progrès significatifs dans ce sujet très débattu de l'exploration d'un des états de la matière les plus fascinants jamais découvert par l'humanité. Il aidera le candidat ou la candidate à développer des compétences aussi bien dans le domaine de la physique nucléaire théorique et de la physique des particules, qu'en physique statistique, et ce tout en combinant de manière équilibrée les développements théoriques et les investigations numériques. Il peut donc être considéré comme un véritable tremplin pour une future carrière..

Références:
1. “The Schrödinger–Langevin equation with and without thermal fluctuations”, R. Katz and P.B. Gossiaux; Annals Phys. 368 (2016) 267-295, arXiv:1504.08087
2. “Upsilon suppression in the Schrödinger–Langevin approach”, Pol Bernard Gossiaux, Roland Katz; Nucl.Phys. A956 (2016) 737-740
3. “Dynamical bottomonium-suppression in a realistic AA background “, P.B. Gossiaux et R. Katz, Journal of Physics: Conf. Series 779 (2017) 012041
4. «Quarkonium dynamics with a 1D quantum master equation », Stéphane Delorme et al. ,Quarkonia as tools 2020 Ausoin; https://indico.cern.ch/event/853361/contributions/3670302/

Contexte de travail

Situé sur le site de la Chantrerie au Nord de Nantes, le laboratoire de Physique SUBAtomique et TECHnologies associées (Subatech) est une unité mixte de
recherche (UMR 6457) sous triple tutelle : l'IMT à travers son école l'IMT Atlantique, l'Université de Nantes et le CNRS avec l'Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3) comme institut principal de rattachement et l'Institut National de Chimie comme institut secondaire de rattachement. Pleinement intégrées dans des grandes collaborations scientifiques mondiales, les activités de recherche de Subatech gravitent autour des domaines de la physique nucléaire, hadronique, particules et astroparticules, et de la radiochimie. Subatech mène à bien des recherches fondamentales et des recherches appliquées aux thématiques de l'énergie, de l'environnement et de la santé. La maîtrise des technologies associées à ces domaines est un facteur clef pour la réussite des projets du laboratoire.

Le groupe théorie de SUBATECH s'inscrit dans l'axe "les deux infinis" et est composé de 14 chercheurs permanents (dont 9 orientés vers la physique « haute énergie »), 2 postdoc et 6 étudiants en doctorat. D'autres informations générales sont disponibles sur notre site http://www-subatech.in2p3.fr

Informations complémentaires

Le/la candidat-e devra être titulaire d'un master en physique nucléaire/hadronique/des particules au moment du début de la thèse. Nous attendons de la candidate ou du candidat une formation solide en physique théorique, en particulier des différents aspects de la chromodynamique quantique (QCD), ainsi que des connaissances de base en physique numérique. Les candidat.e.s ayant une bonne connaissance des systèmes quantiques ouverts sont encouragé.e.s à postuler, même en ayant une expérience moins étendue en QCD..

Outre les savoirs disciplinaires, les compétences attendues sont : recul, capacité à mener des tâches longues et complexes en mettant en oeuvre des processus de contrôle, esprit d'initiative, imagination.

Les candidates et candidats doivent poster un CV intégrant un relevé des notes obtenues au master, une lettre de motivation, un énoncé de leurs intérêts de recherche. Les personnes retenues pour audition devront se tenir prêtes à fournir deux lettres de recommandation.

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