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H/F Doctorant sur les réactions avec des antiprotons dans la théorie des collisions froides nucléaires (NECTAR)

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Français - Anglais

Date Limite Candidature : mardi 7 décembre 2021

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Informations générales

Référence : UMR9012-CHRROB-006
Lieu de travail : ORSAY
Date de publication : mardi 16 novembre 2021
Nom du responsable scientifique : HUPIN Guillaume
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 février 2022
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Il y a un siècle, lors de son exposé « Bakerian lecture » sur la « Nuclear Constitution of Atoms » à la Royal Society, E. Rutherford postulait l'existence du neutron. Aujourd'hui plus que jamais, il reste de grandes incertitudes en ce qui concernent nos connaissances sur les neutrons et leur organisation dans les noyaux. Les scientifiques cherchent toujours à résoudre une énigme vieille de dix ans à propos de la durée de vie des neutrons [1], et des recherches récentes suggèrent des anomalies inattendues qui pourraient indiquer l'existence d'un nouveau boson protophobe [2] qui se couple aux neutrons [3]. Parallèlement, une connaissance précise du développement de la peau des neutrons dans les noyaux est essentielle pour comprendre les structures quantiques exotiques et les propriétés des étoiles à neutrons [4,5]. Les nouvelles découvertes dans ce domaine dépendent de la combinaison de données exactes et de modélisation précise ; ces recherches exigent de s'attaquer à la tâche difficile de traiter simultanément la force forte et le problème à N-nucléons.
Les mesures directes (ou propres) de la distribution des neutrons sont limitées aux sondes électrofaibles. Malheureusement, en raison de la physique impliquée, les études expérimentales ne sont possibles que pour certains noyaux de masse moyenne à lourde [6] et, jusqu'à présent, elles favorisent des rayons neutroniques plus grands que ceux prédits par les modèles actuellement acceptés. Un nouveau projet expérimental ambitieux au CERN, PUMA [7], vise à sonder la distribution des neutrons dans les noyaux exotiques avec des antiprotons. PUMA qui mesurera le rapport d'annihilation neutre/chargé des antiprotons avec les noyaux exotiques et, grâce à un modèle précis de structure et de réaction nucléaires, espère extraire le rapport de densité neutron-proton à la surface du noyau. Notre objectif est d'étudier les propriétés d'annihilation des atomes antiprotoniques jusqu'aux premiers noyaux à halo à partir des interactions entre nucléons et nucléon-antinucléon avec des méthodes dites ab initio.
Sous ma supervision, le doctorant s'attaquera à l'inclusion du potentiel NN ̅ dans nos méthodes ab initio ; il développera la capacité de calculer les résonances antiprotoniques et effectuera des applications aux atomes antiprotoniques à noyau stable. De plus, comme PUMA ravive actuellement l'intérêt de la communauté pour la physique des interactions matière/antimatière, notre effort théorique sur cette frontière, largement inexplorée, peut ouvrir de nouvelles opportunités pour comprendre la physique des systèmes matière-antimatière, et le problème de la baryogenèse dans l'univers.
Ce projet de doctorat a été sélectionné par l'ANR dans le cadre du programme AAPG 2021 pour un financement de 42 mois à partir de l'automne 2021. Je suis le seul PI du projet, qui inclut des collaborateurs du CNRS à l'IJClab et à l'IPHC.

[1] A. Witze, Nature, vol. 568, pp. 442-443, 2019.
[2] A.J. Krasznahorkay et al., Phys. Rev. Lett., vol. 116, p. 042501, 2016.
[3] C. Solaro et al., Phys. Rev. Lett., vol. 125, p. 123003, 2020.
[4] F.J. Fattoyev, J. Piekarewicz, and C.J. Horowitz, Phys. Rev. Lett., vol. 120, p. 172702 , 2018.
[5] S. Abrahamyan and et al., Phys. Rev. Lett., vol. 108, p. 112502, 2012.
[6] M. Cadeddu and et al., Phys. Rev. Lett., vol. 120, p. 072501, 2018.
[7] A. Obertelli, CERN report, no. CERN-INTC-2018-023. INTC-M-018, 2018.

Contexte de travail

Le laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie est un laboratoire de physique des deux infinis sous tutelle du CNRS, de l'université Paris-Saclay et de l'université de Paris, né en 2020 de la fusion des cinq UMR situées sur le campus universitaire d'Orsay : le Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (CSNSM), le laboratoire d'Imagerie et modélisation en neurobiologie et cancérologie (IMNC), l'Institut de physique nucléaire d'Orsay (IPNO), le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (LAL) et le Laboratoire de physique théorique (LPT).
Les thèmes de recherche du laboratoire sont la physique nucléaire, la physique des hautes énergies, les astroparticules et la cosmologie, la physique théorique, les accélérateurs et les détecteurs de particules ainsi que les recherches et développements techniques et applications associées pour l'énergie, la santé et l'environnement.
L'équipe Strong Interacting Matter s'intéresse à la Physique Nucléaire Théorique et ses applications à d'autres branches de physique. Notre équipe composée de M. Grasso, E. Khan, D. Lacroix, P. Napolitani, M. Urban, U. van Kolck et G. Hupin, est internationalement reconnue pour son rôle moteur dans le développant de méthodes théoriques novatrices en structure et réactions nucléaires, astrophysique et dynamique nucléaire. Notre groupe se spécialise dans les théories du problème à N-corps (de la fonctionnelle en densité nucléaire, aux méthodes ab initio couplées à la théorie des champs effectifs) et de leurs techniques numériques et formelles associées. Nous sommes particulièrement sensibles aux connexions interdisciplinaires et aux technologies émergentes, par exemple les gaz ultra-froids d'atomes bosoniques ou fermioniques, les technologies d'apprentissage automatique et le calcul quantique. Néanmoins, nous travaillons en étroite collaboration avec les expérimentateurs de l'IJClab, notamment sur l'interprétation microscopique et la prédiction des données en physique nucléaire.
Je suis un jeune chercheur recruté il y a trois ans en tant que CRCN au sein de l'équipe. Je suis impliqué dans une collaboration internationalement reconnue dont le but est de modéliser les réactions nucléaires avec des méthodes dites ab initio qui partent de l'interaction la plus fondamentale entre les neutrons et les protons. Au cours des sept dernières années, notre équipe a été à l'avant-garde de ce paradigme appliquée à la théorie des réactions nucléaires. À ce jour, nous sommes toujours les seuls à avoir développé une approche computationnelle capable de décrire des canaux de réaction impliquant des réactions binaires et ternaires entre des noyaux totalisant plus de quatre nucléons, le tout en termes de protons et de neutrons constitutifs interagissant par le biais d'une interaction nucléaire dérivée de la théorie chirale des champs effectifs. À ce jour, les méthodes ab initio les plus avancées, qui visent à relier les propriétés des noyaux à la force forte, ne peuvent calculer qu'un ensemble limité de systèmes nucléaires. Cette limitation devient particulièrement aiguë pour les systèmes en réaction (par opposition aux propriétés statiques des noyaux).

Contraintes et risques

La thèse est rattachée à l'école doctoral PHENIICS de l'université Paris-Saclay.
Des déplacements sont à prévoir (en 3ième année) dans le cadre d'une collaboration avec l'Université de Groningen au Pays-Bas pour atteindre les objectifs assignés à la dernière année de thèse.

Informations complémentaires

Le candidat devra être titulaire d'un diplôme d'ingénieur et/ou d'un master en physique subatomique/quantique/matière condensée. Le poste nécessite de solides connaissances en physique théorie, informatique/simulation, High Performance Computing (HPC) et mathématique ainsi que de bonnes aptitudes de communication orale et écrite (français et anglais nécessaires) pour présenter aux congrès et rédiger des articles dans des revues scientifiques. Nous recherchons un jeune chercheur qui saura s'impliquer dans son projet, curieux, ayant une certaine autonomie et une forte motivation pour dévelop¬per des compétences de recherche ainsi que dans les domaines techniques requis tels que la modélisation informatique/HPC etc... De plus, le candidat devra être apte à travailler en équipe.

Les candidatures devront inclure un CV détaillé ; au moins deux références (personnes sus-ceptibles d'être contactées) ; une lettre de motivation d'une page ; un résumé d'une page du mémoire de master ; les notes de Master 1 ou 2 ou d'école d'ingénieur.
Le poste étant situé dans une zone à régime restrictif, le recrutement est conditionné par l'obtention d'un avis favorable. En conséquence, la date de prise de fonction est précisée à titre indicatif et pourra être reportée.

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