Description du sujet de thèse

L'objectif de la thèse est l'extraction des distributions de partons (quarks, antiquarks, gluons) au sein des noyaux atomiques (nuclear parton distribution function, nPDF), en tenant en compte explicitement des mécanismes de pertes d'énergies radiatives totalement cohérentes (fully coherent energy loss, FCEL) induites par la matière nucléaire. Récemment, de nouveaux jeux de nPDFs ont été déterminés en utilisant la production de hadrons (hadrons chargés inclusifs, mésons D, états charmonia J/psi) dans les collisions proton-plomb (pPb) du collisionneur LHC du CERN. Ces nouvelles données très précises permettent de réduire a priori considérablement les incertitudes des nPDFs. Toutefois, il est nécessaire de prendre en compte les phénomènes de pertes d'énergie qui affectent la production de ces particules, sous peine de biais systématiques importants dans la valeur des nPDFs extraites, en particulier dans la région de petite fraction d'impulsion où les données expérimentales sont rares. Le travail proposé dans cette thèse est de calculer, dans une approche perturbative en chromododynamique quantique, les effets de FCEL dans les différents processus pertinents pour l'extraction de nPDFs. En utilisant les techniques d'intelligence artificielles et d'apprentissage-machine (machine learning), des jeux de nPDFs de nouvelle génération, fiables car incluant pour la première fois les effets de pertes d'énergie, seront extraits et disponibles librement pour la communauté.

Contexte de travail

Le programme de travail consiste tout d'abord à se familiariser avec le formalisme des pertes d'énergie, d'une part, et de l'approche de factorisation colinéaire en chromodynamique quantique perturbative, d'autre part. Les pertes d'énergie devront ensuite être calculées numériquement de manière systématique, en prenant soin d'optimiser la vitesse d'exécution de ces calculs. Ces calculs seront intégrés dans des approches de fits globaux dans le but d'extraire les fonctions de distributions partoniques (parton distribution functions, PDF). Enfin, de nouveaux jeux de PDF dans les noyaux seront extraits et devront être intégrés dans le programme LHAPDF qui répertorie les jeux de PDF et les rend faciles d'emploi pour l'utilisateur. Des articles scientifiques seront également rédigés et soumis pour publication pour rendre compte de ces nouveaux résultats.

Contraintes et risques

Pas de contraintes ni risques particuliers.
Le/la candidat(e) devra être titulaire d'un Master 2 en physique subatomique.
- Un bon niveau d'anglais est requis.
- Des compétences en informatique seront un atout (Python, C++,…)
- Bonnes compétences en matière de communication et de rédaction en anglais
- Capacité de travailler à la fois de manière indépendante et en collaboration dans un environnement d'équipe international.