| Laboratoire : | Centre de Physique des Particules de Marseille Case 902 |
| 163 avenue de Luminy - 13288 Marseille Cedex 9 | |
| Directeur : | Cristinel Diaconu - 04.91.82.72.01 - diaconu@cppm.in2p3.fr |
| Correspondant : | William Gillard - 04.91.82.72.67 - gillard@cppm.in2p3.fr |
| Groupe d'accueil : | MadMax |
| Chef de groupe : | Fabrice Hubaut 04.91.82.72.51 - hubaut@cppm.in2p3.fr |
| Directeur de thèse : | Fabrice Hubaut et Pascal Pralavorio - 04 91 82 72 51 - hubaut@in2p3.fr ; pralavor@cppm.in2p3.fr |
Thématique : Physique des particules
La matière noire est une des grandes énigmes actuelles de la physique fondamentale. En effet, sa contribution à la masse totale de l’Univers est de 85% mais elle ne peut être expliquée dans le cadre du Modèle Standard de la physique des particules (MS). Plusieurs candidats pour la matière noire existent dans les théories au-delà du MS : c’est le cas de l’axion, un des candidats les mieux motivés car il explique aussi l’absence de violation de CP dans l’interaction forte.
La découverte des axions nécessite d’inventer de nouvelles techniques expérimentales. Plusieurs propositions ont émergé ces dernières années. Parmi celles-ci, MADMAX est l’une des seules qui est sensible au domaine en masse autour de 100 micro-eV, favorisé par la théorie. Pour cette raison, elle a attiré l’attention de la communauté scientifique depuis 2016, date à laquelle elle a été proposée. Aujourd’hui, MADMAX est une collaboration de 50 scientifiques de laboratoires allemands et français (dont le CPPM depuis 2019) et fait partie du laboratoire de recherche international DMLab installé à DESY-Hambourg. Basé sur le concept novateur d’haloscope diélectrique, MADMAX sera composé d’un booster fait de 80 disques de 1 mètre de diamètre qui doivent être positionnés à la précision du micromètre à une température de 4 degrés Kelvin et dans un champ magnétique de 9 T. Afin de réaliser ce détecteur, qui prendra des données à DESY après 2030, la collaboration MADMAX est en phase de R
D qui sera conclue par la construction et l’opération d’un prototype dont le but principal est de démontrer la faisabilité du concept de booster diélectrique.
Le but de la thèse est de mener une recherche d’axions dans un espace des phases inexploré en mettant en œuvre et en analysant les données du prototype. L’étudiant(e) contribuera à la réalisation et la caractérisation mécanique des disques diélectriques et leur interface avec les moteurs piézo-électriques développé au CPPM. Le prototype sera assemblé dans un hall expérimental sur le campus de DESY et inséré puis testé à la température de l’hélium liquide dans un cryostat en 2025-2026. Après ces premiers tests, dont les données seront analysées par l’étudiant, le prototype sera envoyé au CERN pour des tests de longue durée entre 2027 et 2029, sous la supervision du CPPM, dans un champ magnétique de 1.6 T. L’analyse des données effectuée par l’étudiant permettra de rechercher des axions autour de 100 micro-eV en utilisant le concept innovant de l’haloscope diélectrique, avec une sensibilité sans précédent sur le couplage axion-photon.
Dans ce cadre l’étudiant sera amené à effectuer des séjours réguliers à DESY et au CERN, notamment pour participer à l’installation du détecteur et à la prise de données.
Prérequis :
1. Formation : master en physique expérimentale des particules
2. Programmation : connaissances en python et/ou C++
3. Langue : maîtrise de l'anglais parlé et écrit
La candidature sera composée :
1. d’une lettre de motivation
2. d’un CV (2 pages maximum) et des relevés de notes universitaires (pour tous les diplômes)
3. trois lettres de recommandation
Plus de détails sur le groupe Matière Noire du CPPM : https://www.cppm.in2p3.fr/web/fr/recherche/physique_particules/#Mati%C3%A8re%20Noire