CDD Doctorant (H/F) : Recherche de courants exotiques dans la désintégration bêta du 6He : analyse des

Sujet de thèse :
Contexte
La recherche de courants exotiques dans l’interaction faible constitue un enjeu majeur en physique des interactions fondamentales pour chercher de la physique au-delà du Modèle Standard. Le paramètre d’interférence de Fierz dans la décroissance bêta y est une sonde privilégiée. Le projet ANR bSTILED, fruit d’une collaboration entre plusieurs laboratoires français et l’IRL NPA (CNRS-Michigan State University), vise à mesurer ce paramètre avec une précision donnant des contraintes rivalisant avec celles des expériences obtenues à haute énergie au LHC. Deux campagnes expérimentales ont été menées au GANIL à l’aide de scintillateurs YAP:Ce, permettant d’extraire la forme du spectre en énergie des particules bêta avec une statistique suffisante. L’analyse en cours révèle deux effets systématiques critiques :
• le rayonnement de freinage des électrons, qui fausse la mesure de l’énergie,
• l’incertitude sur la linéarité de la réponse des détecteurs YAP:Ce, nécessitant une calibration très précise ou des approches alternatives dans l’analyse des spectres.

Objectifs de la thèse
1. Finaliser l’analyse des données (Phase I)
Le cœur de la thèse consistera à caractériser et corriger les effets systématiques identifiés, en combinant des approches expérimentales et des simulations.
• Rayonnement de freinage : une à deux campagnes de mesures seront réalisées à la Facility for Rare Ion Beams (FRIB) située dans le campus de la Michigan State University (MSU) à partir de 2027 avec le détecteur MTAS (du Oak Ridge National Laboratory), particulièrement adapté pour quantifier cet effet avec une grande précision.
• Linéarité des détecteurs YAP:Ce : Le doctorant mènera des mesures de calibration au Laboratoire National Henri Becquerel (CEA) avec des sources radioactives spécialement conçues et développera des simulations pour modéliser la réponse des détecteurs.
Ces travaux aboutiront à la publication de nouvelles limites sur le paramètre de Fierz dans une décroissance de type Gamow-Teller, marquant la conclusion de la Phase I du projet bSTILED.

2. Prospective pour la Phase II
La Phase II du projet vise une amélioration d’un facteur 4 de la précision. Pour y parvenir, le doctorant explorera la faisabilité soit d’une détection basée sur des détecteurs semiconducteurs, soit une détection basée sur des scintillateurs inorganiques de grand volume. Ce volet inclura :
• Une étude de conception des détecteurs et de leur intégration dans un environnement expérimental.
• Une évaluation des gains attendus en sensibilité, via des simulations et des tests préliminaires.

Le doctorant / La doctorante sera amené(e) à effectuer des séjours réguliers à l’IRL NPA pour, d’une part, mener à bien les mesures avec le détecteur MTAS à FRIB et, d’autre part, bénéficier pleinement de l’encadrement du professeur O. Naviliat-Cuncic, initiateur du projet bSTILED et membre de l’IRL NPA.

Profil recherché
Étudiant(e) de
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