Descriptif:

Le Modèle standard (SM) de la physique des particules est parvenu à décrire toutes les observations faites à ce jour en laboratoire. Pourtant, il laisse sans réponse de nombreuses questions. Entre autres: pourquoi les masses des différents fermions sont-elles si différentes ? pourquoi les couplages entre saveurs sont-ils si variés ? quelle est l'origine profonde de la violation de CP, dont le SM rend compte sans l'expliquer et sans parvenir à reproduire la prédominance de la matière sur l'antimatière dans les premiers instants de l'Univers ? La découverte de l'oscillation des neutrinos au tournant du siècle ajoute le secteur des leptons à la physique des saveurs et de la violation de CP, jusqu'ici cantonnée au secteur des quarks. Poursuivre l'étude des neutrinos est ainsi un moyen privilégié de rechercher une nouvelle physique, au-delà du SM. Déterminer certaines propriétés fondamentales du neutrino participera à cette recherche: est-ce une particule de Dirac ou de Majorana ? combien y a-t-il de saveurs de neutrinos ? Ces propriétés sont encore inconnues malgré d’énormes progrès expérimentaux du fait de la faible interaction du neutrino avec la matière.
 Récemment, 3 anomalies expérimentales indépendantes (anomalie réacteur, Gallium, LSND MiniBoone,) appuient l’hypothèse de l'existence d’une quatrième saveur de neutrino, qualifiée de stérile car n’interagissant pas par interaction faible. Dans ce contexte, de nouvelles contraintes expérimentales sont indispensables. De plus, les derniers résultats des expériences mesurant l’angle de mélange theta_13 (Double Chooz, Daya Bay et RENO) mettent en évidence un excès d’événements inattendu entre 4 et 6 MeV dans le spectre en énergie des antineutrinos. Cette déformation spectrale signale un désaccord entre les modèles de production des antineutrinos réacteurs et les données mesurées. Une mesure du spectre d’antineutrinos venant de l’Uranium 235 permettra de participer à la compréhension de cette question en suspens. Cette mesure s'inscrit au côté de la recherche d'un neutrino stérile dans le programme de l'expérience SoLid.
La qualité du projet SoLid repose sur deux points forts sans équivalent : la source d’antineutrino et la technologie de détection. L’expérience prend place auprès du réacteur de recherche hautement enrichi BR2 du SCK-CEN (Mol, Belgique), permettant la mesure d’oscillation pour des distances comprises entre 5-12 m. Le site se distingue par son environnement de bruit de fond exceptionnellement bas et par l’absence de contrainte d’accès au site.
Le dispositif est basé sur une technologie innovante combinant des cubes de 5cm et des couches de Li6F:ZnS pour une discrimination performante du neutron. Cette nouvelle technologie, finement segmentée, fournira une amélioration, par rapport aux détecteurs à liquides scintillants, des capacités de réjection du bruit de fond, de l’identification du neutron et de la localisation de la désintegration beta inverse (IBD) (anti-nu_e + p -> e+ + n) qui permet la détection des antineutrinos. D'où la sensibilité élevée du détecteur SoLid, en cours de construction, au spectre d'antineutrinos émis par BR2.  La thèse que nous proposons portera essentiellement sur la sélection du signal IBD dans les données prises à partir de l'été 2017. Elle passe par une caractérisation précise des bruits de fond. L'intégration de ces bruits de fond dans la procédure statistique mesurant l'oscillation des antineutrinos et leur spectre en énergie est aussi un objectif. L'importance de ce sujet en fera une thèse centrale dans la collaboration. Ce programme permettra par ailleurs à l'étudiant.e d'aborder le spectre complet d'une analyse en physique  subatomique. Les connaissances acquises sur les bruits de fond constitueront une expertise clé, reconnue par la communauté de la physique des neutrinos. Il en ira de même des compétences en physique des détecteurs acquises via la participation de l´étudiant.e à des tâches de calibration et de monitoring. L'étudiant.e travaillera dans un contexte international et bénéficiera du fort impact des mesures hautement compétitives de SoLid.
Durant sa thèse, l'étudiant.e bénéficiera de l'expertise acquise par le groupe neutrino dans l'exercice de ses responsabilités au sein de SoLid: coordination de l’analyse et du groupe de travail e-gamma, conception mécanique. Cette expertise provient aussi du rôle tenu par certains de ses membres dans l’expérience Double Chooz (étude des bruits de fond d'origine cosmique -- 2 thèses).
Le groupe neutrino est constitué d'un post-doctorant, d'un maître de conférence, de deux chargés de recherche de classe 1 et d'un directeur de recherche. Le groupe coordonne le projet ANR SoLid (LAL, LPC Caen, Subatech), qui porte l’essentiel de la contribution Française à SoLid. Il participe aussi aux expériences JUNO et Double Chooz.

Encadrants à contacter:

Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.