Thèse Étude de Sensibilité de l'Expérience Dune à l'Aide de Simulations et Ajustements Différentiables et Mesure des Effets de Charge d'Espace dans Protodune-Vd H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Savoie Mont-Blanc École doctorale : PHYS - Physique Laboratoire de recherche : Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules Direction de la thèse : Dominique DUCHESNEAU ORCID 0000000176879195 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-12T23:59:59 DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) est une expérience d'oscillation de neutrinos de nouvelle génération actuellement en construction aux États-Unis. Un faisceau de neutrinos produit au Fermilab (FNAL) sera dirigé vers des détecteurs gigantesques à argon liquide, situés à 1 300 km de distance au Sanford Underground Research Facility (SURF), dans le Dakota du Sud. Ce programme ambitieux vise à répondre à des questions fondamentales, notamment l'origine de l'asymétrie matière-antimatière dans l'Univers, l'ordre de masses des neutrinos, ainsi qu'à l'étude des neutrinos solaires et de supernovas.
Le Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP) occupe une place centrale dans le développement de la technologie de dérive verticale (Vertical Drift) de DUNE. Le laboratoire a largement contribué à la conception et à l'optimisation des systèmes de lecture de charge, les Charge Readout Planes (CRP). Ces unités de détection, composées de circuits imprimés troués, permettent une reconstruction détaillée des interactions de neutrinos. Depuis 2025, la technologie à dérive verticale est testée à grande échelle au CERN avec le prototype ProtoDUNE-VD qui recueille des données en faisceau hadronique et des rayons cosmiques. Le LAPP est fortement impliqué dans le développement de logiciels de reconstruction et l'analyse utilisés de ces données.
La thèse aura pour premier objectif d'étudier l'effet de charge-espace grâce aux données de ProtoDUNE-VD. Comme le détecteur est soumis à un flux intense de rayons cosmiques, la dérive lente des ions d'argon vers la cathode génère des distorsions locales du champ de dérive, ce qui modifie la réponse du détecteur. Le mouvement de l'argon liquide joue également un rôle dans l'intensité de l'effet charge-espace. L'exploitation des données prises avec différents champs de dérive, avec un laser ou en combinaison avec les données de scintillation permettront de mieux quantifier, et corriger l'effet de charge-espace.
Un premier axe consistera à introduire des méthodes de calcul innovantes via le développement de simulations et ajustements différentiables, permettant de modéliser finement les distorsions induites et d'en évaluer l'impact sur les performances du détecteur. Une attention particulière sera portée à la validation expérimentale du modèle ainsi qu'à la quantification des incertitudes systématiques associées.
Dans un second axe, les outils développés seront adaptés aux détecteurs lointains de DUNE afin d'introduire et d'évaluer l'impact d'autres paramètres, à l'aide de simulations et ajustements différentiables, sur les analyses de physique, en particulier les études de sensibilité aux paramètres d'oscillation des neutrinos.
Le projet de recherche concerne la physique des neutrinos et plus spécifiquement l'expérience internationale DUNE. Ce projet DUNE fait parti des détecteurs de dernière génération sur faisceau qui étudiera avec des performances inégalées les propriétés des neutrinos; il fait parti des grands projets internationaux du domaine.

Master 2 physique des particules. Physique générale, instrumentation, analyse de données, programmation