Doctorat «Origine de l'asymétrie matière / antimatière avec les quarks top et mise à niveau du CMS tracker pour HL-LHC»
LabEx LIO

Doctorat «Origine de l'asymétrie matière / antimatière avec les quarks top et mise à niveau du CMS tracker pour HL-LHC»

France 01 mai 2021

À PROPOS L'INSTITUTION

En 2011, le LabEx du Lyon Institute of Origins (LIO) a été sélectionné à l'issue du premier appel à projets Laboratoire d'Excellence, dans le cadre du programme Investissement d'Avenir pour la recherc
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DÉTAILS OPPORTUNITÉ

Université étatique
Région
Pays hôte
Date limite
01 mai 2021
Niveau d'études
Type d'opportunité
Spécialités
Pays éligibles
Cette opportunité est destiné à tous les pays
Région éligible
Toutes les régions

Brève description

Le poste de doctorat est proposé pour une période de 3 ans (36 mois). Le salaire net légal est de 1768 € par mois (plus les avantages sociaux). Un forfait annuel de 2 000 € pour les déplacements et le matériel sera alloué. Le candidat doit soumettre un manuscrit de thèse à l'université de Lyon pour une présentation formelle devant un jury avant la fin de la période de 3 ans.

Date de début du contrat: 1er octobre 2021

Projet de recherche (1/2 page - 1 page)

L'Univers observable est constitué principalement de matière et non d'antimatière, alors que les deux devraient être également produits au big-bang: c'est l'une des énigmes les plus intrigantes de la physique moderne. La symétrie CP (symétrie sous inversion de la charge électrique et de la réflexion spatiale), reflétant les particules et les antiparticules, est une pièce clé de ce puzzle. Cette thèse de doctorat contribuera à comprendre l'origine de l'asymétrie matière / antimatière, en utilisant les quarks top comme sonde de précision pour rechercher la violation de CP dans les collisions proton-proton au LHC.

Le secteur des quarks légers du modèle standard (SM) présente une violation de CP dans une quantité beaucoup trop petite pour expliquer l'asymétrie matière / antimatière observée. Cependant, dans certains processus de quarks légers (transition b-> s) impliquant des quarks top dans des corrections quantiques, des tensions ont été récemment montrées entre la théorie et l'expérience, ce qui peut être un premier indice indirect de nouvelle physique. Le quark top est la particule élémentaire la plus lourde, soupçonnée de jouer un rôle majeur au-delà du SM. Par conséquent, une mesure de précision directe de la violation de CP avec les quarks top est urgente et sera effectuée dans le cadre de ce projet.

Le LHC est l'usine de quarks top la plus puissante jamais construite, qui a fourni environ 125 millions d'événements top-antitop (tt) et 45 millions d'événements de sommets uniques lors de la phase 2 du LHC. Le doctorant analysera les données du LHC des cycles 2 et 3 2024) collectées lors de l'expérience CMS, et se concentrera sur les principaux événements uniques, extrêmement sensibles à la violation de CP. Pour pousser la précision au-delà des résultats de classe mondiale, le doctorant utilisera le vaste ensemble de données LHC disponible; utiliser des techniques d'analyse avancées avec apprentissage en profondeur; et travailler sur la réduction des incertitudes systématiques.

Poursuivre dans le futur la quête de la compréhension de l'origine de la masse et résoudre le mystère de l'asymétrie matière / antimatière nécessitera de moderniser le détecteur CMS du LHC à haute luminosité (HL-LHC), dont le démarrage est prévu pour 2027. Le Le tracker CMS actuel devra être complètement remplacé pour le HL-LHC, afin de maintenir le niveau de rayonnement induit par la forte augmentation de la luminosité du LHC. Le doctorant participera à la mise à niveau du CMS tracker, un travail réalisé à l'IP2I au sein de la salle blanche LIO.

Pendant la durée de la thèse de doctorat, la salle blanche LIO sera principalement utilisée pour la construction des futures structures mécaniques de suivi (dites «Dees») et leur intégration. Ces opérations comprennent la production Dee, la qualification mécanique et thermique Dee, le montage des modules détecteurs silicium sur le Dees et une batterie de tests de modules détecteurs. Le doctorant apportera une expertise cruciale en analyse, en travaillant avec des ingénieurs et des techniciens. La tâche consistera à analyser les données des tests mécaniques et thermiques Dee, et à effectuer des tests de modules avec son analyse ultérieure.

Les activités des doctorants seront partagées environ à 50/50 entre l'analyse physique et l'instrumentation.

Domaine (s) de recherche

La physique des particules

Directeur de thèse et contact

Nom: Nicolas Chanon

Laboratoire: Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I)

Numéro de téléphone: +33 4 72 44 85 01

Courriel: n.chanon@ipnl.in2p3.fr

Environnement de travail

Localisation et description du poste

Le doctorant sera basé à l'IP2I, sera membre du groupe CMS IP2I et deviendra membre de l'expérience CMS au CERN, signant toutes les publications CMS. Les activités seront partagées entre l'analyse des données CMS et l'instrumentation.

Si la pandémie le permet, des déplacements fréquents au CERN sont prévus pour participer à des réunions, présenter les résultats d'analyse et effectuer les tâches requises par la collaboration CMS au niveau du détecteur. Les travaux de mise à niveau des trackers sont réalisés en collaboration avec l'UCLouvain et DESY (Hambourg), où des déplacements sont également prévus.

Les résultats seront présentés dans des ateliers nationaux et des conférences internationales.

Équipe

N. Chanon codirige actuellement une thèse de doctorat (50%, fin septembre 2021) et un post-doc.

Les analyses physiques seront réalisées au sein du groupe CMS de l'IP2I. Le principal superviseur sera N. Chanon (CR).

De plus, les activités d'instrumentation de la thèse seront réalisées en collaboration avec des ingénieurs du groupe Instrumentation de l'IP2I et des chercheurs du groupe CMS impliqués dans le projet. Participation directe de: Massimiliano Marchisone (IR).

Ressources allouées (facilités techniques, informatique…)

Le doctorant aura accès à l'élément informatique et au stockage du CERN, à la grille LCG, au centre de calcul de niveau 1 de CC-IN2P3 sur le campus (y compris une ferme de GPU pour la formation des méthodes d'apprentissage en profondeur), et au niveau 3 du IP2I.

Les activités d'instrumentation seront réalisées au sein de la salle blanche LIO sur le site d'IP2I.

Publications récentes de l'équipe

1) Collaboration CMS. Mesure du taux de production du boson de Higgs en association avec les quarks top à l'état final avec des électrons, des muons et des leptons tau en décomposition hadronique à √s = 13 TeV. arXiv: 2011.03652 [hep-ex]. Soumis à l'EPJC, 2020.

2) Collaboration CMS Tracker. Performances des tests de faisceaux de prototypes de détecteurs de silicium pour l'Outer Tracker pour la mise à niveau de phase 2 de CMS. 2020, JINST 15 P03014.

3) A. Carle, N. Chanon, S. Perries. Perspectives de recherches sur la violation d'invariance de Lorentz avec la production de paires supérieures au LHC et les futurs collisionneurs de hadrons. arXiv: 1908.11256 [hep-ph]. Eur.Phys.J. C80 (2020) n ° 2, 128.

4) J. Lee, N. Chanon et al. Mesure de la fraction de polarisation en diffusion ZZ à l'aide de l'apprentissage en profondeur. arXiv: 1908,05196 [hep-ph]. Phys. Rév.D 100, 116010 (2019).

5) J. Lee, N. Chanon et al. Mesure de la fraction de polarisation dans le même signe Diffusion WW en utilisant Deep Learning. arXiv: 1812,07591 [hep-ph]. Phys. Rév.D 99, 033004 (2019).

6) Collaboration CMS. Observation de la production de ttH. arXiv: 1804.02610 [hep-ex], Phys. Rev. Lett. 120, 231801 (2018).

7) Collaboration CMS. Preuve de la production associée d'un boson de Higgs avec une paire de quarks supérieurs à l'état final avec des électrons, des muons et des leptons τ en décomposition hadronique à √s = 13 TeV. arXiv: 1803.05485 [hep-ex], JHEP 08 (2018) 066.

8) Collaboration CMS. Mesure de la production associée d'un seul quark top et d'un boson Z dans les collisions pp à √s = 13 TeV. arXiv: 1712,02825 [hep-ex]. Phys.Lett. B779 (2018) 358-384.

Description du LabEx LIO

En 2011, le LabEx de l'Institut des Origines de Lyon a été sélectionné à l'issue du premier appel à projets «Laboratoire d'Excellence», dans le cadre du programme «Investissement d'Avenir» pour la recherche prospective. Il fait partie des 12 LabEx soutenus par la communauté des universités et établissements de l'Université de Lyon (COMUE). Le LIO rassemble plus de 200 chercheurs d'élite recrutés dans le monde entier et formant 18 équipes de recherche de quatre laboratoires de la région Rhône-Alpes, tous leaders dans leur domaine, sous l'égide de l'Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), de l'Ecole Normale Supérieure de Lyon et le CNRS. L'objectif de LIO est d'explorer les questions sur nos origines, opérant dans un large domaine d'étude qui va de la physique des particules à la géophysique, et comprend la cosmologie, l'astrophysique, la planétologie et la vie.

Processus de sélection

Le candidat retenu sera sélectionné en partenariat avec l'Ecole Doctorale «Physique et Astrophysique» de l'Université de Lyon.

Condition d'admission aux études doctorales

Les candidats doivent être titulaires d'un master national ou équivalent.

Date limite d'inscription

1er mai 2021

Documents demandés pour l'application

Les candidats doivent soumettre leur candidature accompagnée (i) de leur cursus académique des trois dernières années, (ii) d'une lettre de motivation, (iii) d'un CV et (iv) d'une lettre de recommandation, à labex.lio@universite-lyon. fr avant le 1er mai 2021.

Les candidats inscrits sur la liste restreinte seront informés d'ici la fin du mois de mai. Ils seront interviewés en juin.

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