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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-18-0246

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

Recherche de nouvelle physique dans le secteur des neutrinos à basse énergie

RÉSUMÉ DU SUJET

Le modèle standard de la physique des particules, décrivant les particules élémentaires et leurs interactions, est un des grands succès de la physique moderne tant ses prédictions ont pu être vérifiées et rarement mises en défaut. Dans ce modèle, les neutrinos sont des particules élémentaires de charge nulle et sans masse, et existent sous la forme de trois saveurs. Cependant, le phénomène d’oscillation des neutrinos confirmé en 1998 et 2003 par les expériences Super Kamiokande et SNO est la preuve que les neutrinos sont massifs et que le modèle standard est de ce fait incomplet. En particulier, de la nouvelle physique est nécessaire pour expliquer comment les neutrinos acquièrent leur masse et pourquoi ils sont bien plus légers que les autres particules élémentaires. Diverses extensions du modèle standard, ajoutant des partenaires dits « stériles » aux neutrinos actifs connus, ont ainsi été proposées en ce sens et peuvent aussi prédire l’existence de nouveaux types de couplage pour le neutrino (appelés interactions non-standard). Outre le phénomène d'oscillation des neutrinos, une possible autre indication de nouvelle physique pouvant donner un intérêt à ce type de modèles a été fournie plus récemment par l’anomalie des antineutrinos de réacteurs, qui est un déficit systématique des taux d’antineutrinos détectés par rapport à ceux attendus dans une vingtaine d’expériences placées à moins de 100 m d’un réacteur nucléaire. Ce déficit pourrait s’expliquer par un nouveau mode d’oscillation des neutrinos actifs vers un neutrino stérile dont l’échelle de masse serait de l’ordre de l’eV.

Le travail proposé dans cette thèse s’articule autour de deux axes : recherche d'états stériles légers et recherche d’interactions non-standard dans le secteur des neutrinos. Ces recherches se feront dans un premier temps dans le cadre de l'expérience CeSOX qui va démarrer au printemps 2018. L’expérience CeSOX, fruit d'une collaboration internationale d’ingénieurs et de physiciens, consiste à déployer une source intense de 144Ce au voisinage du détecteur Borexino situé au laboratoire national du Gran Sasso en Italie. Le doctorant participera à l’analyse des données récoltées par le détecteur afin de chercher une modulation du taux d’antineutrinos détectés en fonction de la distance et de l’énergie, signature incontestable de l'existence de neutrinos stériles légers. Dans un second temps, le doctorant participera aux études du potentiel d'une nouvelle expérience sur la centrale nucléaire de Chooz, basée sur la diffusion cohérente des neutrinos sur noyaux, pour rechercher des neutrinos stériles et des interactions non-standard.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

M2 en physique expérimentale ou théorique des hautes énergies, avec une formation avancée en physique nucléaire et physique des particules.

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers
Service de Physique des Particules
Groupe Double Chooz
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2018
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Matthieu Vivier  

CEA
DRF/IRFU/SPP/
DSM/IRFU/SPP
Bât 141, pièce 153 A
91191 gif-sur-yvette

Téléphone : +33 1 69 08 66 26

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
PHENIICS
DIRECTEUR DE THÈSE

Thierry Lasserre

CEA
DSM/IRFU/SPP
DSM/IRFU/SPP
Bât. 141
91191 Gif sur Yvette