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Doctorant (H/F) en Physique Hadronique

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

Date Limite Candidature : mardi 9 mars 2021

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Informations générales

Référence : UMR9012-MARLOU-006
Lieu de travail : ORSAY
Date de publication : mardi 26 janvier 2021
Nom du responsable scientifique : MASSACRIER Laure
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 expériences de collisions d'ions lourds ultra-relativistes ont pour objectif l'étude de la matière nucléaire à haute température et pression, conditions pour lesquelles la Chromodynamique Quantique prédit l'existence d'un état déconfiné de la matière hadronique, le Plasma de Quark et Gluon (QGP). L'expérience ALICE au LHC est dédiée à l'étude de ce QGP. Dans les collisions hadron-hadron, les quarks lourds sont produits aux premiers instants de la collision, et peuvent interagir avec le milieu formé, en faisant ainsi de bonnes sondes du QGP. La suppression séquentielle des charmonia (un état lié de quarks c et cbar) dans le milieu a en effet été proposée comme la signature de la formation du QGP. Cependant, aux énergies du LHC, un autre effet, qui prédit une production secondaire de charmonia à partir d'un appariement de quarks antiquarks charmés non corrélés dans le milieu déconfiné, pourrait aussi entrer en jeu. Récemment, la collaboration ALICE a publié la première mesure d'un excès de production de J/psi (le premier état excité de la famille des charmonia) en collisions Pb-Pb [1]. Cet excès ne peut être ni expliqué par les mécanismes habituels de hadroproduction ni par des effets nucléaires chauds dans le QGP. Cet excès pourrait être causé par la photoproduction cohérente de charmonium. Dans ce processus, des photons quasi-réels produits par le champ électromagnétique intense de l'un des noyaux de Plomb interagit de façon cohérente avec l'autre noyau. La photoproduction de charmonium est un processus bien connu en Collisions Ultra-Périphériques (UPC) [2,3]. Dans les UPC, les noyaux sont séparés par un paramètre d'impact plus grand que la somme de leurs rayons et par conséquent les interactions hadroniques sont supprimées. La photoproduction de mésons vecteurs, dans de telles collisions, donne un aperçu de la distribution des gluons dans le noyau de Plomb et ainsi permet de poser des contraintes sur la structure des hadrons, jusqu'à de petites valeurs de x-Bjorken (la fraction d'impulsion longitudinale du hadron portée par le parton qui interagit lors de la réaction). La première indication expérimentale de photoproduction cohérente de J/psi en collisions périphériques avec recouvrement nucléaire, apporte un nouvel éclairage sur l'étude des densités de gluon dans le noyau et sur les mécanismes en jeu lors de l'interaction. De plus, l'étude de la photoproduction cohérente de J/psi en fonction la géométrie de la collision pourrait devenir un nouveau moyen de sonder le QGP [1,4]. Le détecteur ALICE au LHC offre des performances uniques pour étudier la production de quarkonia (une paire de quark-antiquark lourds liés) à très basse impulsion transverse sur un grand intervalle en rapidité (des rapidités centrales aux rapidités avant) en collisions pp, pPb et PbPb.

La thèse portera sur l'analyse des données d'ALICE sur la photoproduction cohérente de quarkonia dans les collisions Pb-Pb avec recouvrement nucléaire. De telles mesures représentent un défi pour les modèles théoriques existants, notamment pour expliquer comment un noyau brisé lors de l'interaction hadronique peut satisfaire la condition de cohérence. Les améliorations du détecteur ALICE combinées avec la collecte plus importante de données vont permettre d'effectuer des études plus précises ou nouvelles de la photoproduction de quarkonia à la fois à rapidité avant et centrale. Les données Pb-Pb attendues pendant le Run3 (2022-2024, Lint ~ 2nb-1 attendu), combinées aux données déjà récoltées pendant le Run2 (2015-2018, Lint ~ 700mub-1) vont permettre de mesurer pour la première fois la polarisation de l'excès de J/psi dans le but de confirmer l'origine de sa production. La mesure de l'excès de J/psi en fonction de la centralité de la collision sur un grand intervalle en rapidité peut permettre également de sonder de potentiels effets relatifs à la présence d'un milieu QGP, sur le taux de J/psi photoproduits. Une observation d'un élargissement de la distribution en impulsion transverse des J/psi en excès, avec la centralité de la collision serait une indication que les nucléons spectateurs (ceux qui ne participent pas à la collision) sont responsables de la condition de cohérence [4]. Une telle étude est particulièrement pertinente à rapidité centrale, grâce à la bonne résolution en impulsion transverse de la TPC (Time Projection Chamber) de ALICE. Les données du Run3 permettront également d'étendre les analyses précédentes aux autres quarkonia (Psi(2S), Upsilon(1S)), et ce pour la première fois.
[1] https://arxiv.org/abs/1509.08802.pdf
[2] https://arxiv.org/pdf/1209.3715.pdf
[3] https://arxiv.org/pdf/1904.06272.pdf
[4] https://arxiv.org/pdf/1812.06772.pdf
Le (La) doctorant(e) aura à disposition un ordinateur du laboratoire pour accéder à toutes les ressources informatiques de la collaboration ALICE. Il bénéficiera des ressources du groupe pour aller en missions au CERN et participer à des conférences internationales.
Le travail de recherche du (de la) doctorant(e) fera l'objet d'une ou plusieurs publications de la Collaboration ALICE dans des journaux à comité de lecture. Il/Elle signera également toutes les notes d'analyses internes à la collaboration ALICE, sur son travail. Le(La) candidat(e) présentera ses résultats lors de réunions de collaboration, workshop et conférences internationales. Il effectuera de fréquents voyages au CERN (Suisse). Un excellent niveau d'anglais et de programmation sont indispensables. Il/Elle travaillera au sein du groupe ALICE d'IJCLab, dont l'expertise dans les analyses la production de J/psi est reconnue. Notre groupe a joué et joue un rôle moteur dans de nombreuses publications (http://cern.ch/go/Db7D). Une participation dans la prise des données de l'expérience au CERN, ainsi qu'aux tâches d'intérêt général de la Collaboration seront requises. Il participera également aux activités de valorisation/diffusion du savoir effectuées par le groupe ALICE de l'IJCLab (par exemple les masterclass du CERN organisées chaque année auprès d'un public lycéen de la région île de France).

Contexte de travail

Le laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab) est un laboratoire de physique des deux infinis sous tutelle du CNRS, de l'université Paris-Saclay et de l'université de Paris dont 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.
Le(La) candidat(e) travaillera dans le groupe ALICE d'IJCLab qui est constitué de quatre chercheurs, un professeur de l'Université Paris-Saclay, deux étudiants en thèse (dont l'un soutiendra sa thèse en oct. 2021), et d'une post-doctorante. L. Massacrier et C. Hadjidakis co-dirigeront cette thèse. Le(La) candidat(e) travaillera dans une collaboration internationale et présentera (en anglais) régulièrement ses travaux dans le groupe et dans les réunions de collaboration. La participation à une école thématique et la présentation des résultats dans des conférences internationales sont prévues. Le(La) candidat(e) écrira un mémoire de thèse environ six mois avant la défense. Nous ajoutons que les étudiants de notre groupe soutiennent leur thèse en trois ans maximum. L'école doctorale PHENIICS dans laquelle l'étudiant(e) sera inscrit(e) assure un suivi du cursus de thèse.

Contraintes et risques

De fréquents déplacements (réunions de collaboration, workshop et conférences internationales à l'étranger) ainsi que sur le site du CERN (Suisse) sont attendus. L'étudiant(e) participera à une tâche de service d'intérêt général pour la Collaboration ALICE. L'étudiant(e) sera impliqué(e) également dans la prise de données sur le site du CERN environ 2 à 3 semaines par an (durant ces périodes d'astreintes, l'étudiant(e) peut être amené(e) à travailler de nuit et durant les week-ends).

Informations complémentaires

Le(a) candidat(e) doit avoir des compétences en physique nucléaire et/ou en physique des particules, et être titulaire d'un master au démarrage du contrat. Les autres compétences attendues sont les suivantes :
- Une expérience en programmation informatique (la maîtrise du langage C++ est un plus)
- Une Bonne compréhension orale et de bonnes capacités à écrire et parler en anglais
- Parler/Ecrire en français est un plus mais n'est pas obligatoire
- La capacité à travailler en équipe et au sein d'une grande collaboration de scientifiques
Les candidatures devront inclure un CV détaillé ; au moins deux références (personnes susceptibles d'être contactées) ; une lettre de motivation d'une page ; les notes de Master 1 et 2 ou d'école d'ingénieur.
La date limite pour l'envoi des candidatures est le 31/03/2021.

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