M2: Reconstruction des événements à basse énergie avec les détecteurs à argon liquide de DUNE : de ProtoDUNE aux lectures de charge pixellisées (H/F)

Description du Poste

Les Missions

Le stage proposé concerne la physique des neutrinos à basse énergie et se fera au sein de l'équipe neutrino du LAPP.

L'expérience DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) est une expérience internationale majeure dédiée à l'étude des neutrinos. Elle utilisera des détecteurs à argon liquide de très grande masse, installés à 1300 km du faisceau de neutrinos produit au Fermilab, aux États-Unis. La technologie des chambres à projection temporelle à argon liquide (LArTPC) permet une reconstruction tridimensionnelle précise des interactions et offre ainsi un grand potentiel pour l'étude des neutrinos à basse énergie, notamment des neutrinos solaires. L'étude de ces événements à basse énergie constitue cependant un défi expérimental. Les signaux d'intérêt doivent être reconstruits en présence de nombreux bruits de fond provenant notamment de l'environnement radioactif, des neutrons et des interactions à basse énergie. Une bonne compréhension des performances du détecteur et le développement d'algorithmes de reconstruction adaptés sont donc essentiels pour exploiter pleinement ce potentiel. Dans ce contexte, le stage aura pour objectif d'étudier la reconstruction d'événements à basse énergie à partir de données du prototype ProtoDUNE au CERN. L'étudiant·e travaillera notamment sur les données prises avec une source de neutrons pulsée (PNS) et avec différentes sources radioactives. Ces données permettent d'étudier expérimentalement la réponse du détecteur à des dépôts d'énergie de l'ordre du MeV, ainsi que la reconstruction de photons issus notamment de captures neutroniques. L'objectif sera de caractériser les performances de la reconstruction et d'identifier les signatures et observables permettant de distinguer les différents types d'événements. Une deuxième partie du stage sera consacrée à l'étude des données provenant d'un nouveau prototype de chambre de projection temporelle à lecture de charge pixellisée (pixelated charge readout). Cette technologie offre une granularité spatiale millimétrique et pourrait améliorer la reconstruction des événements à basse énergie grâce à une meilleure information topologique et à des seuils de détection potentiellement plus faibles. L'étudiant·e participera à l'analyse des premières données de ce prototype et étudiera ses performances pour la reconstruction d'événements de basse énergie. Le stage combinera ainsi l'analyse de données expérimentales, le développement d'outils de reconstruction et la comparaison avec des simulations du détecteur. Les résultats permettront de mieux comprendre les performances des différentes technologies de lecture de charge et leur potentiel pour les futures analyses de physique à basse énergie de DUNE.

Indication éventuelle d’ouverture vers un sujet de thèse :
Ce stage pourrait déboucher sur une thèse portant sur la reconstruction et l'étude des événements à basse énergie dans les détecteurs à argon liquide de DUNE. La thèse s'appuierait notamment sur l'analyse des données de ProtoDUNE Vertical Drift prises avec une source de neutrons pulsée et des sources radioactives, ainsi que sur les données issues des nouveaux prototypes à lecture de charge pixellisée. Un objectif majeur sera de développer et d'optimiser des méthodes de reconstruction et d'identification des événements à basse énergie, en particulier en exploitant des méthodes d'intelligence artificielle pour améliorer la discrimination entre les événements d'intérêt et les différents bruits de fond. Ces méthodes pourront notamment tirer parti de la granularité spatiale et des informations calorimétriques fournies par les détecteurs LArTPC. La thèse poursuivra ensuite ces développements vers une étude de physique des neutrinos solaires à basse énergie, en reliant les performances de reconstruction et de discrimination des bruits de fond à la sensibilité physique. Elle contribuera ainsi à établir les performances nécessaires pour exploiter le potentiel des futurs détecteurs DUNE dans le domaine des neutrinos de basse énergie. L’étudiant·e aura également l’opportunité de participer aux activités de construction du détecteur à dérive verticale de DUNE, notamment aux activités dont le LAPP a la responsabilité, telles que le câblage des CRP Top et leur installation dans le cryostat.

Votre Profil

Compétences:
En cours d'obtention d’un diplôme de MASTER 2.

Savoir-faire:
Capacité de présenter ses travaux en anglais (niveau B2).

Savoir-être:
Passion pour la recherche et pour la physique expérimentale.
Savoir travailler en équipe.

Votre Environnement de Travail

Description de l'employeur

Le LAPP est un laboratoire de l’Institut de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3), institut du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) qui coordonne les programmes dans ces domaines. Le LAPP est une unité mixte de recherche (UMR 5814) du CNRS et de l’Université Savoie Mont-Blanc (USMB). Plus de 150 chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs, techniciens, administratifs, étudiants et visiteurs étrangers y travaillent.
Les recherches menées au LAPP ont pour but l’étude de la physique des particules élémentaires et de leurs interactions fondamentales, ainsi qu’à explorer leurs liens avec les grandes structures de l’Univers. Les travaux des équipes du LAPP visent, entre autres, à comprendre l’origine de la masse des particules, à percer le mystère de la
matière noire ou encore à déterminer ce qui est arrivé à l’antimatière présente dans notre univers au moment du Big- Bang. La situation du LAPP, à 50 km du CERN, et la présence du laboratoire de théorie LAPTh sur le même site, font du campus du LAPP un lieu de recherche très attractif. Le LAPP héberge le centre de stockage et de calcul de données de taille intermédiaire MUST.

Conditions particulières d'exercice

Des déplacements de courtes durées sont à prévoir en France et à l’étranger.

Rémunération et avantages

Rémunération

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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Les métiers de la recherche