Doctorant H/F : Étalonnage en position de télescopes à neutrino de KM3NeT par l’emploi et l’optimisation de systèmes acoustiques dédiés

Description du Poste

Sujet De Thèse

Sujet : Étalonnage en position et en orientation des télescopes à neutrino de KM3NeT : exploitation et optimisation des performances des systèmes acoustiques dédiés.
Dans le cadre de ce sujet de thèse, on se propose d’exploiter les nouvelles infrastructures (réseaux longues distances) prochainement déployées et les campagnes de mesures acoustiques (émetteur embarqué) à venir pour préciser les positions et orientations absolues des télescopes et ainsi affiner leurs résolutions angulaires. Il s’agira également de prototyper et de tester de nouvelles méthodes de filtrage des données acoustiques pour une intégration dans le système temps réel, afin d’améliorer de façon notable la résolution temporelle actuelle caractéristique des signaux et par conséquence le positionnement relatif (statique et dynamique) des télescopes ORCA et ARCA. Des contraintes supplémentaires sur le modèle mécanique décrivant les lignes de détection sont alors attendues, permettant de perfectionner ce dernier. On s’attend, dans ce cadre, à une implication importante de l’étudiant dans le travail de détermination des positionnements relatifs des diverses évolutions des télescopes au cours du contrat. Enfin, un effort sera entrepris pour concevoir, développer et perfectionner un ensemble logiciel de modélisation de la propagation des signaux acoustiques dans l’environnement des instruments et de simulation du fonctionnement des équipements de réception et de filtrage de ces signaux. Ces outils permettront de valider les études en cours sur les résolutions en position et orientation des instruments mais également d’anticiper leurs valeurs asymptotiques et de façon plus générale, de maîtriser et d’explorer leurs environnements acoustiques (continus et impulsionnels).
Ce travail s’inscrit dans la dynamique de croissance du groupe KM3NeT du laboratoire SUBATECH, à travers les renforts récents, et notamment dans l’engagement d’une contribution importante dans les secteurs de l’informatique (logiciel, environnement, calcul, acquisition temps réel), de l’étalonnage acoustique et dans la détection et l’analyse de neutrinos d’origine astrophysique par les télescopes de KM3NeT. L’étudiant ou l’étudiante interagira fortement avec toutes les personnes impliquées (étudiants, chercheurs, ingénieurs) dans le projet à Nantes mais également avec les autres équipes de recherche de la collaboration KM3NeT engagées dans la construction des instruments en France et à travers l’Europe.

Votre Environnement de Travail

KM3NeT est un observatoire à neutrinos actuellement en construction dans la mer Méditerranée. Deux volumes d'eau à grande profondeur sont progressivement instrumentés par le déploiement de lignes verticales équipés de modules optiques pour former les télescopes ORCA et ARCA. Ces instruments détectent la faible lumière induite par l'interaction dans leur périmètre ou leur voisinage de neutrinos de haute énergie. La direction d'arrivée de ces derniers est un des paramètres clés déduit des instruments et sa précision est un élément majeur pour atteindre les objectifs scientifiques visés.
L’observation du neutrino d’ultra haute énergie KM3-230213A dans le télescope ARCA a révélé à la fois tout le potentiel de cet instrument pour l’astronomie et le chemin qui reste à parcourir pour atteindre ces capacités nominales. L’erreur sur l’orientation absolue du télescope est la source principale d’imprécision sur les coordonnées de l’évènement et empêche jusqu’à présent de réduire le nombre important de sources astrophysiques connues potentiellement émettrices de ce neutrino. C’est donc une caractéristique importante du détecteur qu’il est essentiel de contraindre afin de discriminer entre une source astrophysique et une origine cosmogénique pour la production de ce neutrino.
L'étalonnage en position et en orientation des instruments s'appuie sur des systèmes acoustiques spécifiques également en cours de complétion en parallèle des capteurs optiques. Ils mettent en jeu des récepteurs installés dans les modules optiques et enregistrant les signaux acoustiques (entre quelques kHz et quelques dizaines de kHz) d’un ensemble d’émetteurs proches ou distants placés sur le plancher sous-marin ou équipant un vaisseau naviguant ponctuellement au dessus des télescopes.

Le(la) candidat(e) devra :
- être titulaire d'un master ou équivalent en Physique dans un ou des domaines autour de l’instrumentation, du traitement du signal, du calcul scientifique et de la modélisation. Des connaissances sur la propagation des signaux acoustiques dans le milieu marin seraient appréciées.
Le(la) candidat(e) devra :
- faire preuve d’une forte motivation, de curiosité et d’une autonomie,
- maîtriser l'anglais,
- être capable de rédiger des rapports scientifiques et de présenter oralement les résultats devant un auditoire international,
- être capable de travailler à la fois de manière indépendante et en collaboration dans un environnement d'équipe international.

Références :
· The KM3NeT web site : https ://www.km3net.org
· KM3NeT 2.0 – Letter of Intent for ARCA and ORCA, The KM3NeT Collaboration: S. Adrián-Martínez et al. J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 43 (2016) 084001
· Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino with KM3NeT. The KM3NeT Collaboration, Nature 638, 376–382 (2025)

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

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

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