Thèse Mesures de Précision des Oscillations de Neutrinos et Recherche de la Violation de Cp avec les Expériences T2k et Hyper-Kamiokande H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation Laboratoire de recherche : Département de Physique des Particules Direction de la thèse : Sara BOLOGNESI Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-30T23:59:59 L'étude des oscillations de neutrinos est entrée dans une ère de précision, portée par des expériences à longue ligne de base comme T2K, qui comparent les signaux de neutrinos dans des détecteurs proches et lointains de la source de production de neutrinos pour sonder des paramètres clés, dont une possible violation de la symétrie charge-parité (CPV). Détecter la CPV chez les neutrinos pourrait aider à expliquer l'asymétrie matière-antimatière de l'Univers. Les résultats de T2K publiés en 2020 ont fourni de premiers indices de CPV, mais restent limités par la statistique. Pour améliorer la sensibilité, T2K a connu d'importantes mises à niveau : le remplacement de la partie la plus en amont de son détecteur proche par une nouvelle cible et l'augmentation de la puissance de l'accélérateur (jusqu'à 800 kW en 2025, avec un objectif de 1,3 MW d'ici 2030). L'expérience Hyper-Kamiokande (Hyper-K) de prochaine génération, qui débutera en 2028, réutilisera le faisceau et le détecteur proche de T2K, mais avec un nouveau détecteur lointain 8,4 fois plus grand que Super-Kamiokande, augmentant considérablement la statistique. Le groupe IRFU a joué un rôle clé dans la mise à niveau du détecteur proche et se concentre désormais sur l'analyse des données, essentielle pour maîtriser les incertitudes systématiques, cruciales à l'ère des hautes statistiques. Le travail de thèse proposé porte sur l'analyse des nouvelles données du détecteur proche, incluant la conception de nouvelles sélections d'échantillons tenant compte des protons et neutrons de faible impulsion, et l'amélioration des modèles d'interaction neutrino-noyau afin d'optimiser la reconstruction de l'énergie. Le second objectif est de transférer ces améliorations à Hyper-K, afin d'orienter les futures analyses d'oscillation. L'étudiant contribuera également à la construction et à la calibration d'Hyper-K (tests d'électronique au CERN, installation au Japon). The neutrino oscillation measurements are entering a precision era, therefore the work of the student will be new and crucial for the results to come. The data will come from a detector of new generation showing the importance and impact of new technologies in the field. Such data are already available and additional ones are expected to come in 2027.As of today, the results for CP violation discovery from T2K are near to two standard deviations and this is a timely and hot topic for the community. Additional results are expected to come also from the running experiment in US (NOVA).Ultimately the next generation experiments, Hyper-K and DUNE (in US) are expected to provide highly sensitive results (5 standard deviations), therefore the preparation of the Hyper-K analysis will have a crucial impact on a major possible future discovery. The first goal of this thesis work will be to exploit new data from the upgrade of the T2K near detector to improve the constraints on the systematic uncertainties on the measurement of oscillation parameters. This will require adapting the current analysis to include new samples and new detector, flux and cross-section uncertainties.The second goal is to propagate the impact of the new near detector measurements on the oscillation analysis of T2K. Finally the results will be extrapolated to the very high statistics expected to be collected by Hyper-K. The student will use the reconstruction software of T2K. He will implement new selection procedures in the official software. The student will contribute to the highly complex fitting algorithm to adapt the model of systematic uncertainties and oscillations to the near and far detector data.He will use sophisticated statistical methods for the interpretation of the results.

L'étudiant ou l'étudiante devra être titulaire d'un master en physique des particules et manifester un fort intérêt pour les stratégies d'analyse. Il ou elle apprendra à maîtriser des algorithmes hautement sophistiqués ainsi que des techniques statistiques avancées. De bonnes compétences en programmation constituent un atout, mais elles seront approfondies au cours de la thèse.L'étudiant ou l'étudiante travaillera en équipe avec le groupe de l'IRFU ainsi qu'avec d'autres collaborateurs de T2K répartis dans le monde entier ; il ou elle sera donc amené(e) à présenter et à discuter régulièrement de ses travaux. Au cours de la thèse, il ou elle développera également ses compétences en matière de travail collaboratif et de communication scientifique.

• Statistiques
• Programmation
• Analyse de données