Description du sujet de thèse

Doctorat en physique pour l’expérience TESSERACT qui vise la détection directe de la matière noire de l’univers.
Le projet de thèse que nous proposons s'inscrit dans le cadre de la collaboration internationale TESSERACT, dont l'objectif est de détecter la signature de la matière noire par son interaction avec des détecteurs fonctionnant à des températures cryogéniques, généralement autour de 0.01 K. Plusieurs équipes impliquées dans cette collaboration travaillent sur le développement de détecteurs utilisant des senseurs supraconducteurs et divers matériaux-cibles. L'enjeu principal de la thèse proposée est le développement à IJCLab de détecteurs Ge novateurs, leur calibration et in fine leur exploitation en site souterrain. Un dispositif expérimental utilisant un cryostat à dilution sera installé en 2028 dans un environnement de très basse radioactivité au Laboratoire Souterrain de Modane (LSM), et permettra la réalisation des premières mesures de recherche directe de matière noire avec ces détecteurs. Une recherche très active sera menée pour mettre au point des détecteurs cryogéniques ionisation-chaleur en Ge, mesurant simultanément les charges et la température avec des performances très proches de leurs limites quantiques (résolution ionisation d’une paire électron-trou et calorimétrie limitée par les fluctuations thermodynamiques de température du Ge). Le doctorant ou la doctorante jouera un rôle central dans toutes les étapes clés de ce développement expérimental, notamment la conception et l'élaboration des détecteurs Ge innovants, les tests et les calibrations à très basse température à IJCLab, ainsi que l'analyse des données et la modélisation. Différentes configurations de détecteurs Ge seront explorées et comparées en termes de seuil en énergie et de rejet des événements du bruit de fond. En outre, l'étudiant(e) participera activement à l'intégration des détecteurs au laboratoire souterrain de Modane et à l'exploitation des résultats pour la recherche de matière noire au sein de la collaboration TESSERACT.
Ce travail aura par ailleurs des retombées significatives dans le domaine de la physique des neutrinos, ouvrant la voie à une détection très précise de la diffusion élastique cohérente neutrinos-noyaux (CEνNS) à proximité d'un réacteur nucléaire. L’équipe ASSD d’IJCLab est impliquée dans la collaboration RICOCHET qui vise l’étude du CEνNS auprès du réacteur de l’ILL à Grenoble.

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.

La structure dispose de capacités techniques très importantes (environ 280 ingénieurs et techniciens) dans tous les grands domaines requis pour concevoir, mettre au point et en œuvre les dispositifs expérimentaux nécessaires à son activité scientifique : mécanique, électronique, informatique, instrumentation, techniques d'accélération et des techniques de la biologie. Ces forces techniques représentent un atout de premier plan pour la conception, le développement et l'utilisation des instruments nécessaires (accélérateurs et détecteurs). La présence des infrastructures de recherche et des plateformes technologiques rassemblées sur le site du laboratoire constitue également un atout majeur. Enfin, environ 90 ITA des services administratifs et support travaillent aux côtés des scientifiques et ingénieurs.
La thèse se déroulera au sein de l’équipe ASSD du pole A2C d’IJCLab. Cette équipe dispose des moyens de fabrication et de test de détecteurs innovants, regroupés autour du plateau technique QDC (Detecteurs Quantiques Cryogéniques).
IJCLAB fonde sa politique de recrutement sur la promotion de l'égalité, de la diversité et de l'inclusion. Valeurs essentielles, elles permettent le développement professionnel des agents, véritables acteurs d'une réussite collective, mais également le développement du laboratoire lui-même.


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 du MESR.

Contraintes et risques

Des missions au Laboratoire Souterrain de Modane seront à prévoir pour l’installation et l’exploitation des détecteurs de l’expérience TESSERACT.