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Chercheur doctorant en astrophysique des neutrinos (H/F)

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

Date Limite Candidature : vendredi 21 mai 2021

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Informations générales

Référence : UMR7638-BENQUI-001
Lieu de travail : PALAISEAU
Date de publication : vendredi 30 avril 2021
Nom du responsable scientifique : Benjamin Quilain
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

Les supernovæ comptent parmi les événements les plus cataclysmiques de notre Univers. Lors de leur explosion, 99% de l'énergie des supernovæ est emportée sous forme de neutrinos. Ces derniers représentent donc la sonde idéale afin de caractériser et de comprendre le mécanisme d'explosion des supernovæ.

Cependant, les supernovæ galactiques ou proche-galactiques demeurent rares (environ trois par siècle), ce qui réduit les possibilités qu'on eut les expériences neutrinos de contraindre les modèles des supernovæ depuis la dernière explosion proche-galactique en 1987 (ayant conduit a un prix Nobel pour Kamiokande).

Afin de se soustraire à ces limites temporelles, l'expérience Super-Kamiokande (Super-K) ambitionne de mesurer le fond-diffus de neutrinos issus de supernovæ (DNSB). Ce dernier correspond au fond de neutrinos provenant de toutes les supernovæ ayant explosées depuis le début de l'Univers. La détection de ce fond-diffus ouvrirait une nouvelle fenêtre d'exploration tant des supernovæ en elles même, que de l'histoire de formation des étoiles et de l'évolution stellaire.

Cependant, ce flux étant relativement faible, le DSNB n'a jusqu'à présent jamais été détecté. C'est afin d'en réaliser la première mesure que la collaboration Super-K a ajoutée du Gadolinium dans les 50 milles tonnes d'eau contenues dans sa cuve en 2020. Le Gadolinium ajouté va en effet permettre d'améliorer significativement la détection du signal provenant du DSNB, décuplant par la même les possibilités de Super-K qui s'apprête a rentrer dans une nouvelle ère.

Ce projet de thèse propose de contribuer activement à la première détection de ce DSNB. L'étudiant(e) contribuera à la reconstruction et déterminera la sélection des événements DNSB dans Super-K Gadolinium. Il sera aussi amené à étudier des solutions possibles afin de réduire le bruit de fond provenant de la radioactivité ambiante, ou de la spallation. Enfin, l'étudiant(e) pourra produire la première mesure du DSNB avec le Gadolinium en utilisant toutes les données prises avec Super-Kamiokande depuis l'introduction de ce dernier (Août 2020). Par ailleurs, l'étudiant(e) intéressé(e) par la phénoménologie pourra être amené a étudier les impacts de ces mesures sur les modeles de supernovæ ou d'évolution stellaires. L'étudiant(e) intéressé(e) par la phénoménologie pourra étudier les impacts de ces mesures sur les modeles de supernovæ ou d'évolution stellaires.

Enfin, l'étudiant(e) aura la possibilité d'étudier les perspectives futures de mesures de précision du DNSB offertes par le futur gigantesque détecteur Hyper-Kamiokande, successeur de Super-Kamiokande qui verra le jour en 2027.

Contexte de travail

Le groupe neutrino du LLR a ete cree en 2006 par Michel Gonin, et fut le premier groupe francais a travailler sur les experiences neutrinos au Japon, qui sont les references mondials dans ce domaine. Depuis, le groupe a rejoint l'experience T2K, qui a realise la premiere observation de l'apparition de neutrino, ainsi que trouve les premiers indices d'une violation de la symetrie CP dans le secteur des leptons. Depuis 2016, le groupe a egalement rejoint l'experience Super-Kamiokande, et s'y ait construit un fort leadership, en particulier dans l'analyse de neutrinos provenant du DSNB et la phenomenologie qui y est associee.
Le groupe est compose de 6 chercheurs permanents, 2 chercheurs postdoctoraux, et 3 etudiants en these, qui ont une expertise unique tant dans le domaine des neutrinos de hautes (violation CP, hierarchie de masse des neutrinos) que de basses energies (supernovae, neutrinos solaires...).

Le travail de l'étudiant(e) s'inscrira ainsi dans le cadre d'un groupe ayant déjà une contribution et une expertise extrêmement forte tant dans la simulation de ces bruits de fonds, que dans l'analyse de DNSB dans Super-Kamiokande sans et avec Gadolinium.

Dans le cadre de sa thèse, l'étudiant(e) pourra voyager au Japon, en particulier à Kamioka et Tokyo afin de participer à la prise de données ainsi que dans le cadre de collaboration avec l'Université de Tokyo.

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