En utilisant ce site, vous acceptez que les cookies soient utilisés à des fins d'analyse et de pertinence     Oui, j'accepte  Non, je souhaite en savoir plus
Sujets de thèse
Filtrer par critères

DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0284

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

La nature du neutrino à travers l’étude des désintégrations double-bêta du Xénon 136 avec l’expérience PandaX-III

RÉSUMÉ DU SUJET

Le neutrino, seule particule de matière (fermionique) de charge électrique nulle, pourrait être une particule de Majorana, c’est-à-dire identique à son antiparticule. Un phénomène naturel nouveau devrait alors apparaître pour quelques rares noyaux atomiques: la double désintégration bêta sans émission de neutrinos. La violation de l’invariance du nombre leptonique qui en résulte, et qui est interdite par le Modèle Standard serait une découverte majeure. C’est l’une des conditions évoquées pour expliquer l’asymétrie matière-antimatière de l’Univers.

L’expérience PandaX-III consiste à mesurer la cinématique d’événements rares de désintégration double-bêta de noyaux de Xénon 136 dans un grand volume de Xénon gazeux à 10 bars. Celle-ci permet de détecter la réaction recherchée, l’émission simultanée de deux électrons sans que des anti-neutrinos n’aient été émis à cette occasion, et de la distinguer des différents bruits de fond (double-bêta avec neutrinos, contamination d’autres noyaux radioactifs, rayons cosmiques). Pour détecter et mesurer ces événements rares, l’expérience PandaX-III propose d’installer des chambres à projection temporelle (Time Projection Chamber, TPC) remplies de Xénon 136 gazeux, avec un étage de détection constitué de détecteurs gazeux à micro-structure Micromegas de type Microbulk. La TPC devra fonctionner sous une pression pouvant aller jusqu’à 10 bar. Cette expérience prendra place dans le laboratoire souterrain de Jinping (province du Sichuan, Chine), qui possède un des plus faibles taux de rayons cosmiques résiduels au monde. Une excellente résolution en énergie, et une bonne reconstruction de la topologie des événements seront primordiales afin de séparer le signal des différents bruits de fond. Une excellente pureté radiologique du dispositif expérimental est nécessaire afin de limiter l’impact des bruits de fond gamma. Une première chambre TPC de 145kg de Xénon sera installée en 2020, pour arriver à une masse totale de 1 tonne avec 5 chambres TPC dans les années suivantes.

Au sein des équipes de l’IRFU le doctorant contribuera au développement des algorithmes de reconstruction des données, principalement en prenant en compte les imperfection des détecteurs (par exemple voies manquantes, inhomogénéité des performances, etc...) et en implémentant les méthodes de calibration et de correction des données nécessaires pour compenser ces imperfections. Ces compensations pourront être basées sur des interpolations des données manquantes, ainsi que sur des méthodes de correction de données par réseaux neuronaux. D’autre part, dès que les données du premier module seront disponibles le doctorant participera au sein de la collaboration aux différentes étapes d’analyse de ces données et à l’extraction des résultats. Il participera en parallèle à la R&D menée sur plusieurs types de détecteurs Micromegas pour atteindre une résolution en énergie de 1% à 2,5 MeV. Cela inclura le suivi et l’évaluation des performances des différents prototypes et de leur électronique, et plus particulièrement leurs résolutions spatiale et en énergie. Ce travail impliquera l’étude des données de chambres de test, ainsi que de simulations Monte Carlo à la fois des dispositifs de test et des TPC finales.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Master 2 de physique nucléaire et/ou des particules

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service de Physique Nucléaire
Laboratoire structure du nucléon (LSN)
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Damien NEYRET  

CEA
DRF/IRFU/DPhN/LSN
IRFU/DPhN bat 703
CEA Saclay
91191 Gif sur Yvette cedex

Téléphone : +33 1 69 08 75 52

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
PHENIICS
DIRECTEUR DE THÈSE

Damien NEYRET

CEA
DRF/IRFU/DPhN/LSN
IRFU/DPhN bat 703
CEA Saclay
91191 Gif sur Yvette cedex