Description du sujet de thèse

Ce projet de doctorat se concentre sur les simulations de premier principe des mélanges hydrogène-hélium (H/He) et leurs extensions à des fluides planétaires plus complexes dans des conditions de pression-température (P-T) extrêmes, telles que celles trouvées à l'intérieur de Jupiter, Saturne et Uranus. L'objectif principal est de fournir des informations fondamentales sur la démixtion H/He, les propriétés de transport électronique et le comportement des éléments traces, en utilisant une combinaison de dynamique moléculaire de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT-MD) et de potentiels d'apprentissage automatique (MLP).
La recherche commencera par l'étude du comportement de l'hydrogène et de l'hélium dans ces environnements extrêmes, en particulier la façon dont ils peuvent se séparer en phase dans différentes conditions thermodynamiques. On pense que ces processus jouent un rôle clé dans l'élaboration de la structure interne, des champs magnétiques et de l'évolution à long terme des géantes gazeuses. L'étudiant utilisera des outils de simulation puissants pour modéliser ce comportement, y compris des techniques récentes d'apprentissage automatique qui permettent d'étendre la portée et la vitesse des calculs.
Dans une deuxième phase, l'accent sera mis sur l'étude de la manière dont les oligo-éléments tels que le néon se déplacent dans ces mélanges. Cette partie du projet permettra de comprendre pourquoi certains éléments semblent absents des couches extérieures de planètes comme Jupiter, une question qui se pose depuis longtemps dans le domaine des sciences planétaires.
Enfin, le projet sera élargi pour inclure de l'eau dans les mélanges, ce qui permettra à l'étudiant de simuler des matériaux planétaires plus réalistes. Ces simulations permettront de prédire comment la présence d'eau modifie des propriétés clés telles que la conductivité électrique et la réflectivité, toutes deux importantes pour comprendre les observations des missions spatiales et des télescopes.
Tout au long de son doctorat, l'étudiant acquerra de l'expérience avec des outils informatiques de pointe et contribuera à une meilleure compréhension des processus physiques qui régissent les planètes géantes. Les résultats soutiendront les efforts en cours pour construire des modèles plus précis des intérieurs planétaires et interpréter les données des missions d'exploration planétaire actuelles et futures.

Les activités principales de la personne recrutée seront :
-Mettre en place et réaliser des simulations DFT-MD dans un environnement HPC.
-Mettre en œuvre de nouveaux outils d'analyse des données de simulation.
-Analyser, organiser et visualiser les données. Collaboration étroite avec des collègues expérimentateurs et modélisateurs de l'intérieur des planètes.
-Résumer et présenter les résultats lors de réunions de groupe et de conférences.
-Préparer les résultats pour la publication et les mettre en contexte avec les données de la littérature.

Le candidat doit avoir une formation en physique/chimie des hautes pressions, en physique des plasmas, en science des matériaux ou en ingénierie. Une connaissance préalable de la théorie de la fonctionnelle de la densité et/ou des bases de la dynamique moléculaire est cruciale pour le projet. Nous apprécierons particulièrement les candidats ayant une expérience dans la réalisation de simulations DFT-MD avec VASP ou Abinit ou de simulations MD avec LAMMPS dans un environnement HPC. Une connaissance supplémentaire des potentiels d'apprentissage automatique, des calculs d'énergie libre ou de la prédiction de structure est un plus. Le candidat doit avoir de l'expérience en programmation et en analyse de données (python, C/C++, ...). De solides compétences en matière de communication sont très appréciées. La personne qui sera recrutée doit savoir travailler en équipe, comme en autonomie. Le candidat doit savoir rédiger des documents et rendre des comptes. Une bonne maitrise de l’anglais est un plus.

Les candidats intéressés doivent envoyer une lettre de motivation et un CV détaillé comprenant les adresses électroniques de deux personnes pouvant fournir des lettres de référence.

Contexte de travail

Le Centre Nationale de la Recherche Scientifique (CNRS) est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est réparti en 17 délégations dont celle d’Ile-de-France Gif-sur-Yvette. Rattaché à cette délégation, le Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses (LULI) est implanté sur le campus de l’École polytechnique, mais est également présent sur le site de l’orme des merisiers et à Jussieu.

Le LULI est une infrastructure de recherche qui met à disposition des installations expérimentales (LULI2000 et APOLLON) implantées sur deux sites différents. Le laboratoire compte environ 110 agents (chercheurs, techniciens, administratifs, doctorants).
Au sein du LULI, la personne recrutée fera partie de l'équipe PHYDHEL. La thèse impliquera une étroite collaboration avec nos collaborateurs de l'Université de Rostock (Allemagne) et du CEA (France). Le projet impliquera des campagnes expérimentales aux installations LULI2000 qui ont déjà été acceptées et seront programmées au cours de la première année de la thèse de doctorat. Le projet est associé à une allocation de temps de calcul GENCI aux centres HPC TGCC et CINES, qui sera renouvelée annuellement. En outre, un cluster local pour les calculs de test est disponible.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l’autorité compétente.

Contraintes et risques

Des missions sont à prévoir (France, Europe et hors UE). Des déplacements entre les différents sites du LULI sont également possibles.