Thèse Etude de la Structure Partonique du Deuton avec Clas12 à Jlab et Epic à Eic H/F

Doctorat_Gouv

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique
École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation
Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique des deux Infinis Irène Joliot-Curie
Direction de la thèse : Silvia NICCOLAI ORCID 0009000487206809
Début de la thèse : 2026-11-01
Date limite de candidature : 2026-05-01T23:59:59

L'étude de la structure interne du nucléon est un des défis principaux en physique hadronique. Le groupe JLab/EIC de l'IJCLab mène des expériences au Jefferson Lab (JLab, USA), centrées sur les mesures de réactions exclusives en électroproduction, donnant accès aux Distributions de Partons Généralisées (GPDs). Le formalisme des GPDs donne une description universelle de la structure du nucléon en termes de ses constituants élémentaires, les quarks et les gluons : leur distributions spatiale et d'impulsion, leur contribution au spin du nucléon, etc. Notre groupe a été le promoteur d'un programme très fructueux de mesures des GPDs à JLab avec faisceau d'électrons de 6 GeV. Ce programme continue avec l'Upgrade à 12 GeV de JLab, qui augmente la couverture cinématique pour l'étude des GPDs. La réaction qui est typiquement étudiée à ce but est la diffusion Compton profondément virtuelle (DVCS) sur le nucléon (eN->e'N'), pour laquelle nous avons mesuré plusieurs observables récemment.
Dans ce projet de thèse nous allons étendre notre exploration de la structure partonique de la matière en termes des GPDs au noyau du deutéron. Dans la première moitié de sa thèse, le/la doctorant/te aura donc l'opportunité unique d'analyser des données de CLAS12 prises avec cible de deutérium pour en extraire l'asymétrie de faisceau du DVCS cohérent (ed->ed'), où le deutéron reste intact et un photon est produit par l'électron incident. Le challenge principal de cette analyse sera l'identification des deutérons dans CLAS12, qui va nécessiter l'exploration et l'adoption d'algorithmes de Machine Learning. Cette mesure, qui n'a jamais été effectuée auparavant, va ouvrir des nouvelles perspectives dans notre compréhension de la structure partonique des noyaux légers.
La deuxième moitié de la thèse sera dédiée à la préparation des expériences auprès du collisionneur Electron-Ion (EIC). Le rôle des gluons dans la matière hadronique est encore très mal connu. En particulier, la structure interne du nucléon à haute énergie n'a pu encore être étudié expérimentalement. Une nouvelle machine est prévue pour ce faire : l'EIC. Ce projet d'accélérateur est en cours, avec une date prévue de début d'exploitation en 2035, avec le détecteur ePIC. Nous proposons d'encadrer le/la doctorant(e) sur l'étude du cahier de charge nécessaire pour mener à bien un programme de mesures des canaux exclusifs qui permettront l'étude du contenu en gluons des noyaux.
Ce projet fournit une préparation vaste dans les activités de recherche en physique hadronique car il inclut l'analyse des données, la maitrise et compréhension des détecteurs de particules, ainsi que des études de phénoménologie et simulations.
La participation dans ce projet donnera au candidat l'opportunité de rejoindre les collaborations CLAS (environ 200 personnes) et ePIC (environs 1000 personnes), d'interagir avec chercheurs du monde entier, et de participer à des prises de données et réunions à JLab et Brookhaven (USA).

Ce project de thèse fait partie d'un effort global de comprehension de la structure de la matière en termes de ses constituants élémentaires, les quarks et les gluons. La sonde électromagnétique (dans ce cas, un faisceau d'electrons d'haute énergies et intensité) est l'outil idéal pour sonder les quarks dans les nucléons et les noyaux. Jefferson Lab et EIC fournissent les équipements expérimentaux idéales pour poursuivre ces recherches, respectivement pour les quarks et pour les gluons. Notre groupe a une expertise reconnue à niveau international dans l'étude expérimentale des Distributions de Partons Généralisées.

Développer et optimiser la chaîne d'analyse des données pour identifier et sélectionner les événements de DVCS coherent sur le deutérium, en maîtrisant les bruits de fond expérimentaux, et extraire l'asymetrie de faisceau.
Analyser la faisabilité d'une expérience similaire au futur EIC avec des simulations Monte-Carlo.