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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-18-0288

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique des particules / Physique corpusculaire et cosmos
INTITULÉ DU SUJET Français English

Développement d’un nouvel instrument de tomographie muonique pour les applications sociétales

RÉSUMÉ DU SUJET

La tomographie muonique, ou muographie, consiste à utiliser les muons cosmiques pour imager des objets en profondeur. Ces muons très énergétiques, produits dans les gerbes de particules issues de l'interaction entre le rayonnement cosmique et l'atmosphère, sont en effet capables de traverser plusieurs centaines de mètres de roche avant d’être absorbés. Les progrès considérables réalisés ces dernières années sur les détecteurs de particules (résolution spatiale, robustesse, électronique associée, etc.) ont récemment suscité un vif intérêt pour la muographie dans de très nombreuses disciplines.

Un premier prototype de télescope à muons a été réalisé et testé en 2015 en utilisant des détecteurs gazeux à micro-pistes (Micromegas) et un système breveté de multiplexage. L'année suivante, trois télescopes à muons ont été déployés autour de la Pyramide de Khéops en Egypte, démontrant leur robustesse dans des conditions extrêmes (température, poussière, etc.). Leur détection du "ScanPyramids Big Void" en combinaison des instruments Japonais situés dans la pyramide constitue une première mondiale pour des télescopes à l'extérieur.

De ces développements successifs sont apparus de forts intérêts de la part d'industriels et de scientifiques pour cette technologie. Mais à l’instar des télescopes optiques, les instruments développés actuellement sont assez directionnels et relativement peu compacts. Une alternative élégante consiste à utiliser une chambre à projection temporelle (TPC) qui permet de reconstruire les trajectoires de manière plus précise et presque isotrope.

L’objectif de cette thèse est donc de concevoir, réaliser, et tester en conditions réelles un tel instrument. L’un des enjeux majeurs concerne l’autonomie de la TPC, en particulier sa consommation en gaz, mais aussi sa stabilité de fonctionnement en extérieur. Une TPC scellée ou semi-scellée avec un système de purification du gaz, transportable, et résistante aux variations environnementales constituerait une avancée majeure à la fois en muographie mais plus généralement pour les détecteurs gazeux.

L’étudiant(e) sera ainsi amené(e) à couvrir un large spectre d’activités (conception, intégration, caractérisation de détecteurs, électronique, analyse de données, simulation, etc.) lui permettant d’acquérir des compétences dans de multiples domaines de la physique expérimentale. La taille réduite de l’équipe (environ 6 personnes) assurera également à l’étudiant(e) une grande visibilité dans son travail.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

M2 ou école d'ingénieur

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers
Service d'Electronique, des Détecteurs et d'Informatique
DÉtecteurs: PHYsique et Simulation
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2018
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

David Attié  

CEA
DRF/IRFU/SEDI/DEPHYS

Téléphone : 00169081114

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
PHENIICS
DIRECTEUR DE THÈSE

Sébastien Procureur

CEA
DRF/IRFU/SPhN/CLAS
CEA-Saclay
DSM/IRFU/SPhN
Batiment 703 Pièce 133A
Orme des Merisiers
91191 Gif sur Yvette Cedex