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Mots clés : Plasma de quark et de gluons, collisions d’ions lourds ultra-relativistes, LHC,

Date de début de thèse : Oct 2021

Profil & Compétences :
- Diplôme de master en physique des particules, physique hadronique ou physique nucléaire
- Expérience en programmation informatique (la maîtrise des langages C++ et python est un plus)
- Bonne compréhension orale et bonnes capacités à écrire et parler en anglais
- Capacité à travailler en équipe et au sein d'une grande collaboration de scientifiques

Encadrement :
Maxime Guilbaud, Maitre assistant, IMT Atlantique 00 33 +2 51 85 80 23 Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
Marie Germain, Chargée de recherches, CNRS 00 33 +2 51 85 86 06 Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

Résumé du sujet de thèse
Les collisions d’ions lourds ultra-relativistes délivrées par le grand collisionneur de hadrons du CERN (LHC) fournissent les conditions extrêmes de température et de densité permettant l’étude des propriétés de la matière et notamment un état déconfiné de quarks et de gluons (PQG) prédit par la chromodynamique quantique (QCD).
Les quarks lourds charme et beauté sont produits aux premiers instants d'une collisions d'ions lourds. L'étude des états lies ccbar et bbbar, dits quarkonia, permet de mieux comprendre l’état initial d’une collision hadronique et de caractériser expérimentalement les propriétes du PQG et son évolution. Les quarkonia sont en effet très sensibles à la température du milieu produit par la collision d’ions lourds. Si cette température est suffisamment élevée, une paire de quarks charmés initialement produite peut se dissoudre dans le milieu ambiant sans former d’état lié : c’est le phénomène de suppression. Ainsi, plus le PQG est chaud, plus de taux de suppression des quarkonia est élevé.
Les mesures effectuées au LHC lors des Runs 1 et 2 ont apporté un éclairage nouveau sur les mécanismes de suppression et de production des quarkonia, et plus particulièrement du J/ψ. L’énergie disponible dans les collisions plomb-plomb au LHC est telle qu’un taux de suppression de ces particules plus important ou égal à celui mesuré au RHIC était attendu. Or les mesures ont montré que cette suppression est moindre. En effet, la quantité de quarks charmés produits par collision au LHC est très importante. Ainsi, malgré la dissociation des etats liés, une (re)generation des charmonia peut s'averer par combination statistique des quarks et antiquarks charmés. Il s’agit du phénomène de recombinaison qui peut expliquer la suppression moins importante observée pour le J/.
Cependant les contraintes que ces mesures apportent sur les modèles théoriques restent limitées car celles-ci concernent la production inclusive des J/ψ. Le Run 3 du LHC (démarrant en 2022) devrait permettre de séparer les charmonia produits directement lors de la collision de ceux produits par la désintégration d’autres particules telle que le méson B. La séparation de ces contributions est une étape nécessaire dans la compréhension des mécanismes de production et d’interaction des quarkonia avec le milieu. Celle-ci sera rendue possible grâce à l’installation récente du détecteur Muon Forward Tracker (MFT) dans l’expérience ALICE pour le Run 3.
L’objectif de la thèse sera l’étude de la production des charmonia dans les données collectées (dans les collisions pp et PbPb) lors du Run3 d’ALICE à grande rapidité dans le canal muonique.
Le candidat rejoindra l’équipe ALICE de SUBATECH constituée de 8 chercheurs permanents, 2 post-doctorants et 2 étudiants en thèse. Il participera à la prise de données de l’expérience ALICE, aux développements des programmes d’analyse, de calibration des détecteurs (MFT, spectromètre à muons).
De nombreux séjours au CERN (Suisse) sont à prévoir.
Le travail de thèse sera présenté en réunions de collaboration, fera l’objet de notes d’analyses internes à la collaboration ALICE, et devrait faire l’objet de publications dans des revues scientifiques. De plus, une ou plusieurs présentations dans des conférences internationales sont attendues.

Pour candidater :
Le dossier de candidature (dossier unique en pdf nom_prenom.pdf) à envoyer à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. avant le 21 Mai 2021. Il devra comprendre un CV, une lettre de motivation du candidat précisant son intérêt pour le sujet et son projet professionnel d’après thèse, des relevés de notes (Licence, M1, relevé du premier semestre de M2 et/ou notes obtenues en école d’ingénieur avec idéalement le classement dans chaque promo). 2 lettres de recommandation sont demandées. Elles peuvent être envoyées séparément et directement à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

Toutes les informations sont aussi disponibles sur le site de l'UBL : https://theses.doctorat-bretagneloire.fr/3m/copy_of_theses-2019

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Keywords: Quark Gluon plasma, relativistic heavy ion collisions, ALICE, LHC, Quantum Chromodynamics.

Start of phD : Oct 2021

Qualifications
- Master degree in particle physics, hadronic physics or nuclear physics
- Good knowledge in programming ( C++ or object oriented language, python)
- Good knowledge in english (writing, speaking)
- Skills in teamwork and communication

Supervision:
Maxime Guilbaud, Maitre assistant IMT Atlantique 00 33 +2 51 85 80 23 Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
Marie Germain, Chargée de recherches CNRS 00 33 +2 51 85 86 06 Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

Summary of the phD subject:
Ultra-relativistic heavy-ion collisions delivered by the CERN Large Hadron Collider (LHC) provide extreme conditions of temperature and density of nuclear matter allowing the study of Quark Gluon Plasma(QGP), a deconfined state of quarks and gluons, predicted by Quantum Chromodynamics (QCD).
Heavy quarks (charm and beauty) are produced in the hard scattering processes at the beginning of the collision. Therefore, there are very useful to understand the initial stages of such collision and characterize the QGP evolution and properties. Indeed, they are very sensitive to the temperature of the medium created during the heavy-ion collision. If the temperature is high enough, the heavy-quark bound state initially produced will be dissolved in the medium. This phenomena is called quarkonia suppression.
The measurements done at LHC during Run 1 and 2 shed a new light on quarkonia production mechanisms. In particular, the J/ψ suppression is not as high as expected in the most central collisions. Indeed, the massive production of charm quarks at the LHC energies allows these quarks, after interaction in QGP, to form a new quarkonia state. This regeneration mechanism could explain the observed production of charmonia.
However, the contrains that such measurement provides on theoretical models are still limited since the measurements are done on inclusive charmonia production.
The Run 3 at LHC should allow to separate the charmonia directly produced during the collisions from the ones produced from the decay of other particles such as B meson. The separation of these two components is necessary to understand the production and interaction with the medium of charmonia. This will be possible in Run3 with ALICE thanks to the new Muon Forward Tracker detector that has been recently installed in the experiment.
The goal of the PhD will be to study the charmonia production in the muon decay channel at forward rapidities using pp and PbPb collision collected during the Run3 ALICE data taking.
The candidate will join the SUBATECH ALICE team (8 permanent physicists, 2 post doc and 2 PhD students. He/she will be involved in the data taking of ALICE experiment, the analysis software developments, and the calibration of the detectors (MFT, Muon spectrometer)
Several stays at CERN (Switzerland) are foreseen.
Results will be presented in collaboration meetings, documented in internal analysis notes and published in scientific journal. At least one talk in international conferences is expected during the PhD.

How to apply:
The candidate should send a single pdf document entitled : NAME_firstname.pdf to
Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. before 21rst May 2021. It should contain a detailed CV of the applicant, a motivation letter describing her/his interest for the subject and the expected plans after completion of the PhD, marks and ranking for each academic year (Master and Bachelor) with a copy of diplomas. 2 letters of support are required. They can be sent directly by the authors to Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser..

All informations are available on UBL site : https://theses.doctorat-bretagneloire.fr/3m/copy_of_theses-2019