Description du sujet de thèse

Titre: Mesure des propriétés de désintégration bêta de noyaux d’intérêt pour la
nucléosynthèse du 44Ti avec le nouveau détecteur (NA)2STARS de grande efficacité et de très bonne résolution.
L’équipe SEN réalise des mesures de propriétés de désintégration bêta des noyaux riches en neutrons d’intérêt pour la structure nucléaire, l’astrophysique nucléaire et la physique des neutrinos et des réacteurs. En 2024, l’équipe et ses collaborateurs internationaux (France, Espagne, GB, Turquie, République Tchèque) ont obtenu le
financement pour la conception, le développement et la construction du détecteur (NA)2STARS un spectromètre d’absorption Totale (TAS) de deuxième génération. Ce détecteur combinera l’excellente efficacité des détecteurs TAS de première génération et une très bonne résolution en plus de sa réponse rapide et permettra d’explorer les
propriétés de noyaux exotiques d’intérêt pour l’astrophysique nucléaire, pour la structure nucléaire et pour la physique des neutrinos des réacteurs.

Dans sa version initiale (en 2026), il inclura une couronne de 13 cristaux de LaBr3 en plus des détecteurs TAS passés (Rocinante ou DTAS). L’agencement géométrique de ce détecteur est en cours de conception pour la première expérience qui sera réalisée a au GANIL sur la ligne de faisceau LISE en début d’année 2026. Sa construction devrait se faire en 2025 en parallèle de la mise en place des outils d’analyse et de simulation. La
problématique proposée par Subatech pour cette première expérience est la nucléosynthèse du 44Ti, formé lors des explosions de supernovae et dont les observations sont importantes pour la compréhension de leur mécanisme.
Cependant certaines réactions présidant à la production ou la destruction du 44Ti sont mal connues. La nouvelle expérience a pour objectif de réduire les incertitudes associées à la nucléosynthèse de ce noyau important en astrophysique.
Le panel des travaux que pourra mener la/le doctorant(e) est très large dans la mesure où elle/il pourra suivre le projet dans son entièreté. Cela pourra inclure conception/simulation préparatoires, réalisation de bancs de tests en laboratoire, préparation de codes d’exploitation des données et des codes d’analyse, participation à la mise en
place de l’expérience sur site, prises de données puis analyse. En fonction des affinités de la/du doctorant(e) et du temps restant, une comparaison à des prédictions théoriques sera réalisée.
Avec la thèse proposée, la/le doctorant(e) est donc susceptible d’acquérir des compétences allant de l’instrumentation à la phénoménologie avec, certainement, une composante majoritaire en analyse de données, fournissant un profil de recherche très complet.

Contexte de travail

Subatech est une UMR du CNRS/Nucléaires et Particules, de Nantes U université et de l’IMT Atlantique. Au sein de ce laboratoire de physique subatomique, des recherches sont menées sur différentes thématiques fondamentales et appliquées autour de trois grands axes : nucléaire et énergie, nucléaire et santé, et univers à haute énergie.
L’équipe SEN contribue à la fois dans les recherches de l’axe Univers à haute énergie et nucléaire et énergie par son expertise en spectroscopie gamma par absorption totale. L’équipe réalise des expériences en collaboration internationale auprès d’installations comme l’université de Jyvaskyla en Finlande, ISOLDE au CERN ou encore le GANIL en France comme cela sera le cas pour la thèse proposée.
Le/la candidat(e) doit :
- être titulaire d'un Master of Science (MSc) en physique, de préférence subatomique, ou des études universitaires équivalentes avec 300 ECTS au moment de la candidature
- avoir de bonnes compétences dans les méthodes d'analyse largement utilisées en physique expérimentale, telles que la programmation C++, le progiciel CERN/ROOT, la simulation de détecteurs avec des codes de Monte-Carlo (principalement Geant4).
- Le(la) candidat(e) devra :
- faire preuve d’une forte motivation, de curiosité et d’une autonomie.
- Maîtriser l'anglais sera nécessaire
- Être capable de rédiger des rapports scientifiques et de présenter oralement les résultats
- Être capable de travailler à la fois de manière indépendante et en collaboration dans un environnement d'équipe international.

Contraintes et risques

Les contraintes et risque seront :
- des déplacements 1 ou 2 fois par an à l’étranger pour participer à d’autres expériences de physique nucléaire ainsi qu'à des workshops et conférences et réunions d’analyse de l’expérience.
- Risque d’exposition aux rayonnements ionisants (sous l’encadrement du laboratoire en conformité avec la législation),
- Manutention lors de l’installation des expériences.