Thèse en physique des accélérateurs (H/F)

Sujet de thèse :
Le concept des accélérateurs à récupération d’énergie (Energy Recovery Linac ou
ERL) est un concept pionnier en physique des accélérateurs. Un ERL exploite des qualités de faisceaux produits par des linacs avec une consommation énergétique fortement réduite permettant des circulations de courant très intenses. PERLE est un démonstrateur d’ERL à fort courant en phase d’étude à IJCLab, faisant circuler un faisceau d’électrons jusqu’à 250/500MeV avec une intensité de l’ordre de 20mA, pour une puissance totale de 5/10MW.
La structure hybride des ERLs en font des accélérateurs à la frontière des machines existantes (pas tout à fait un linac, ni un synchrotron). De ce fait, de nombreux effets de nature différente peuvent cohabiter (par exemple CSR côté machines circulaires, HOMs côté Linacs…). Cela nécessite d’utiliser des méthodes de simulation innovantes et versatiles ainsi qu’un travail conséquent en vérifications (benchmarks). De plus, les forts courants mis en jeux dans PERLE (20mA CW pour 5/10MW de puissance) rendent l’accélérateur extrêmement sensible aux effets non linéaires tels que les effets collectifs, l’interaction avec le gaz résiduel, les harmoniques des cavités accélératrices.
Cette thèse s’inscrit dans la collaboration internationale PERLE@Orsay, visant à construire un ERL multi-passes de forte puissance d’ici 2029. Le travail de thèse consistera à s’approprier dans un premier temps le code de calcul BMAD – une librairie de tracking versatile et open source – et à s’assurer de sa cohérence dans la modélisation d’effets de nature très différente. La deuxième partie du travail consistera à assurer le transport du faisceau dans l’accélérateur (tracking dit « start-to-end »), en tenant compte et en étudiant la compensation d’effets longitudinaux tels que le facteur de compression des moments d’ordres élevées (ordres 1,2 et 3) et en contrôlant l’espace des phases longitudinal du faisceau pour l’adapter aux besoin des expériences hébergées par l’accélérateur.
Le/la candidat(e) sera amené(e) à publier ses travaux de thèse dans des revues à comité de lecture et à les présenter de manière régulière lors de conférences nationales et internationales.
Références :
PERLE conceptual design report : https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6471/aaa171
Beam dynamics driven design of PERLE : https://hal.science/hal-04523882
Energy Recovery Linacs : https://www.nature.com/articles/s42254-023-00644-6
Self consistent longitudinal match of PERLE : https://arxiv.org/abs/2111.15372
Contexte :
Le laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab) est un laboratoire de physique sous tutelle du CNRS, de l'université Paris-Saclay et de l'université de Paris. Le ou la candidate sera rattaché(e) à l’école doctorale PHENIICS (Particules Hadrons Energie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation) de l’Université Paris-Saclay et affecté(e) dans l’équipe BIMP (Bea
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