The top priority of particle physics community for the future is the construction of a Higgs factory: An electron-positron collider, to study the Higgs boson, discovered at CERN in 2012.

The clean collision environnement provided by such colliders enables easier and more precise analysis and measurements. One of the popular options for such a factory is the Future Circular Collider (FCC), which is being evaluated by Monte Carlo methods, including detailled simulation of detectors which would be built at FCC collision points, if this project is chosen. The FCC will have a circumference of 91 km, be located 200 m under the french-swiss boarder near Geneva and hoped to start on 2045.

One of the concept-detector being evaluated is ALLEGRO. It will be equipped by a highly granular lead/nobel liquid sampling electromagnetic calorimeter. The intership is about optimising this calorimeter by looking at the performance of different options. The options are about absorber material (lead or tungestene), noble liquid (argon or krypton), front-end electronics location (inside or outise the cryostat) and cryostat material (aluminium or carbon fibers). The performace includes naturally energy resolution, but also particle flow capability, MIP tagging and detection of photons down to 200 MeV.

The trainee will determine performance of different calorimeter options by analysing simulated calorimeter response to generated particles at different energies and locations.

The last piece of the Standard Model of particle physics, the Higgs boson, was discovered by the ATLAS and CMS collaborations in 2012. The newly discovered boson provides a unique opportunity to search for unknown physics beyond the Standard Model. The ATLAS group at CPPM had a leading role in detecting and studying the Higgs boson's properties in several of its production and decay modes. The group is currently concentrating on detecting the production of two Higgs bosons or two scalar bosons decaying into a pair of photons and b-quarks (HH/SH->bbyy), a process that has never been observed before. The CPPM group also has a strong contribution to the design, production, and installation of the ATLAS liquid argon calorimeter and its electronics.

Efficient identification of photons in the ATLAS liquid argon calorimeter is essential for detecting the HH/SH->bbyy processes. The internship will focus on developing neural networks capable of identifying photons and separating them from the background, mainly consisting of hadronic jets. The candidate will build various variables describing the electromagnetic shower shape of the photon in the calorimeter and design and train a neural network to identify photons using these shower shapes. Prior knowledge of programming languages, especially C++/ROOT or Python, and machine learning tools such as Keras, is an advantage but not mandatory.

The last piece of the standard model of particle physics, the Higgs boson, was discovered by the ATLAS and CMS collaborations in 2012. Following the Higgs boson discovery, the LHC focus has shifted to identifying new physics beyond the Standard Model. The ATLAS group at CPPM have a leading role in detecting and studying the Higgs boson properties in several of its production and decay modes. The group is currently concentrating on the detection of the production of two Higgs bosons or two scalar bosons and the search for new physics with LHC data.

The internship will concentrate on developing and optimizing a neural network capable of detecting anomalies in LHC data that correspond to new physics signatures. The neural network will be trained in a unsupervised (or weekly supervised) manner so that it is sensitive to any deviation from the Standard Model regardless of the theoretical model describing the new physics. This provides a general algorithm capable of detecting unknown new physics that might exist in nature. The successful candidate will develop a neural network with an auto-encoder architecture, train it on simulated Standard Model data, and check its performance on a wide variety of simulated signal models.

Prior knowledge of programming languages (especially python) and of Neural network tools (especially Keras) is an advantage but is not mandatory.

La dernière pièce du Modèle Standard de la physique des particules, le boson de Higgs, a été découverte par les collaborations ATLAS et CMS en 2012. Ce nouveau boson donne une occasion unique de rechercher de la physique au-delà du Modèle Standard. Le groupe ATLAS au CPPM a eu un rôle moteur dans la détection et l'étude des propriétés du boson de Higgs dans plusieurs de ses modes de production et de désintégration.

Le groupe se concentre actuellement sur la détection de la production de deux bosons de Higgs (HH) ou d'un boson de Higgs et d'un possible nouveau boson scalaire (SH), processus qui n'ont jamais encore été observés. La détection du HH serait une preuve formelle de l'auto-couplage du boson de Higgs et de la brisure de symétrie électrofaible telle que décrite dans le Modèle Standard, tandis que l'observation du SH serait une manifestation directe de physique au-delà du Modèle Standard telle que prédite dans plusieurs modèles.

Ce stage se concentrera sur l'état final $b b \gamma \gamma$ , dans lequel les bosons se désintègrent en une paire de photons et une paire de quarks b ($H H \rightarrow b b \gamma \gamma$ ou $S H \rightarrow b b \gamma \gamma$ ). Le run 3 du LHC, actuellement en cours, fournira suffisamment de données pour améliorer le potentiel de découverte pour ces processus. L'analyse des données du run 3 a déjà commencé, et a conduit à deux publications préparées par plusieurs instituts à travers le monde qui collaborent au CERN. D'autres publications sont envisagées, utilisant l'intégralité des données qui seront collectées d'ici le printemps 2026.

Le/la candidat/e sélectionné/e travaillera dans une équipe de quatre chercheurs et de deux doctorants au CPPM. Il/elle analysera les distributions cinématiques et topologiques du signal dans le but d'améliorer la sélection des évènements de signal et de les séparer des bruits de fond.

Une connaissance préalable d'un langage de programmation, en particulier de C++/root ou de python, est un avantage mais n'est pas obligatoire.

Les désintégrations des hadrons à quarks lourds permettent d'effectuer des recherches indirectes sur les effets au-delà du Modèle standard, en comparant les propriétés de désintégration mesurées aux prédictions du Modèle standard. Bien que notre monde soit constitué de baryons, nos connaissances sur les propriétés des baryons à quarks lourds restent très limitées.

Bien que les baryons contenant un quark charm et au moins un quark étrange soient étudiés depuis plus de 40 ans, il existe encore des lacunes importantes dans notre connaissance de leurs propriétés et de leurs désintégrations. Notamment, les taux de désintégration absolus du baryon Omega_c sont inconnues, et seuls les taux de désintégration relatifs ont été mesurés.

Le détecteur Belle II du KEK (Japon) est destiné à mesurer avec précision les propriétés des hadrons de beauté et de charme, ainsi que des leptons tau (https://inspirehep.net/literature/1692393). La collaboration Belle II regroupe plus de 1 000 scientifiques et collecte des données depuis 2019. La principale caractéristique du détecteur Belle II est son acceptation angulaire de près de 4pi, qui permet de reconstruire entièrement les produits visibles de la collision et de calculer l'énergie manquante. Combiné aux lois de conservation dans le processus e+e-->ccbar (nombre baryonique, charge électrique, saveurs de quarks), cela permet de reconstruire entièrement un seul hadron charme et de déduire les propriétés de l'autre. Associé à de puissants algorithmes d'interprétation et de marquage complets des événements, cela ouvre plusieurs possibilités pour améliorer notre connaissance des taux de désintégration des baryons charmés étranges. Les techniques de reconstruction inclusive des baryons charmés développées dans le cadre de https://inspirehep.net/literature/1275621 seront étendues aux baryons charmés étranges plus lourds.

Activités :

Analyse des données à l'aide d'outils d'apprentissage automatique.

Contexte de travail :

Le stage se déroulera au CPPM, Marseille (https://www.cppm.in2p3.fr).

Information complémentaires :

Les étudiants intéressés sont invités à envoyer leur candidature comprenant : une lettre de motivation, un curriculum vitae et leurs relevés de notes. Ils doivent également fournir une lettre de recommandation.

Références complémentaires :

https://arxiv.org/abs/1312.7826

https://arxiv.org/abs/1811.09738

https://arxiv.org/abs/1904.12093

Les processus impliquant des courants neutres changeant de saveur (FCNC), où un méson B se désintègre en une paire de leptons de charges opposées, sont des moyens puissants pour explorer la physique au-delà du Modèle Standard (SM). Notamment, la désintégration $B^0_s \rightarrow \mu \mu$ a été observée dans les expériences au LHC, et sa fraction d'embranchement mesurée est en accord avec la prédiction du SM, imposant des contraintes strictes aux théories au-delà du SM.

Les recherches sur les modes tauoniques $B \rightarrow \tau \tau$ , où B peut être un B0 ou un Bs0 sont particulièrement intéressantes en raison des indications de non-universalité de saveur des leptons, observées dans plusieurs expériences sur les processus $B \rightarrow s l l$ et $B \rightarrow c l \nu$ . Les modèles expliquant ces anomalies prédisent que la fraction d'embranchement des modes $B \rightarrow \tau \tau$ pourrait être significativement augmentée par rapport aux prédictions du SM, potentiellement de plusieurs ordres de grandeur. Peu de mesures ont été effectuées jusqu'à présent sur ces modes, mais Belle II devrait permettre des améliorations significatives.

L'expérience Belle II, située au KEK au Japon, a commencé à collecter des données en 2019 dans le but d'accumuler beaucoup plus de données que son prédécesseur, Belle. L'objectif sera d'explorer de nouvelles façons de reconstruire (plus inclusivement) le méson B (pas du signal) dans l'evenement ou de réaliser l'analyse sans reconstruire le méson B (pas du signal), en utilisant les désintégrations appropriées des taus du signal.

Activités

Analyse des données en utilisant possiblement des techniques d'apprentissage automatique.

Contexte de travail

Le stage se déroulera au CPPM, Marseille (https://www.cppm.in2p3.fr/web/en/index.html).

Informations supplémentaires

La candidature doit inclure un CV, des relevés de notes et une lettre de motivation.

Références

https://arxiv.org/abs/1808.10567

https://arxiv.org/abs/1703.02508

https://arxiv.org/abs/hep-ex/0511015

La matière noire est une des grandes énigmes actuelles de la physique fondamentale. En effet, sa contribution supposée à la masse totale de l'Univers est de 85% mais elle ne peut être expliquée dans le cadre du Modèle Standard de la physique des particules (MS). Plusieurs candidats existent cependant dans les théories au-delà du MS~: c'est le cas du WIMP (weakly interacting massive particle), un des candidats les mieux motivés car il permet de résoudre le problème de stabilité de la masse du boson de Higgs dans le MS.

L'expérience DarkSide-20k de recherche directe de matière noire dans le halo entourant notre galaxie est en cours d'installation à 1,4~km sous terre au laboratoire du Gran Sasso en Italie. Elle sera la plus grande expérience de recherche de matière noire jamais construite et aura l'un des meilleurs potentiels de découverte des WIMPs. Le début de la prise de données est programmé pour 2028. L'augmentation du volume d'argon liquide par rapport aux expériences précédentes permettra à DarkSide-20k d'avoir la meilleure sensibilité de tous les détecteurs à argon liquide après seulement un mois de collecte de données.

Le stage proposé s'attache à la préparation de la prise de données. La collision de WIMP avec les atomes d'argon produit des photons. Une fois cette lumière collectée dans le détecteur par des photomultiplicateurs, il faut reconstruire l'information pour en extraire par exemple la position de la collision dans le volume d'argon et l'énergie associée. L'étudiant·e participera à la simulation et à l'amélioration des algorithmes de reconstruction des données, potentiellement en utilisant des techniques basées sur l'apprentissage automatique (par exemple avec des réseaux de neurones), afin d'optimiser la séparation du signal et du bruit de fond. Ces activités permettront de se familiariser avec les aspects instrumentaux, logiciels et analyse de données d'une expérience de physique des astroparticules.

Ces études pourraient être approfondies dans le cadre d'une thèse.

Plus de détails sur le groupe Matière Noire du CPPM~:

https://www.cppm.in2p3.fr/web/fr/recherche/astroparticules/#Matière Noire>https://www.cppm.in2p3.fr/web/fr/recherche/astroparticules/#Matière Noire

Context and Motivation

The Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) is the next-generation, worldwide project for ground-based, very-high-energy (VHE) gamma-ray astronomy, i.e. the observation of photons with energies from 50 GeV to 50 TeV [1]. Its first Large-Sized Telescope, LST-1, is currently undergoing commissioning at the Observatorio del Roque de los Muchachos in La Palma, Canary Islands [2].

LST-1 is currently conducting a multi-year observation campaign targeting the Supernova Remnant (SNR) G106.3+2.7. This source is of particular interest because its ultra-high-energy (UHE) emission, extending up to hundreds of TeV, suggests it may be one of the yet-unrevealed acceleration sites for galactic cosmic rays with the most extreme energies, in the 1-10 PeV range [3]. As a consequence, SNR G106.3+2.7, along with its associated pulsar (PSR J2229+6114) and pulsar wind nebula (PWN), has been observed across radio, X-ray, and gamma-ray energies, which enables comprehensive multi-wavelength (MWL) modelling. This, and the new data at our disposal, should allow us to address very fundamental questions: What is the origin of the ultra-relativistic particles that we detect via gamma-rays? How are they transported across and out of the source until their release into the interstellar medium?

Project Goal and Methodology

Motivated by the non-trivial and puzzling emission layout revealed by our observations with LST-1, this project aims to reproduce the spectral and morphological properties of SNR G106.3+2.7 across the electromagnetic spectrum under the assumption that the observed emission is produced by ultra-relativistic electron-positron pairs accelerated by the pulsar. In particular, this will primarily consist in reproducing the X-ray and gamma-ray intensity and spectral index profiles along the source.

Inspired by previous literature on the subject, the student will implement a particle transport model based on simple yet physically-motivated assumptions utilizing Python libraries for radiation processes and equation solving. The goal is to go beyond the existing interpretations proposed so far and/or to explore specific aspects in relation to gamma-ray emission.

Impact and Student Benefits

The successful execution of this development will contribute to the physical interpretation of the present LST-1 observation campaign and will help validate or refute the PWN/pulsar emission hypothesis. Results will be presented within an international LST/CTAO working group.

The student will:

• Join a collaborative team of researchers from the LST/CTAO collaboration.

• Learn to model the transport of non-thermal particles in an astrophysical system.

• Develop advanced software development skills using Python.

Prerequisites: A medium-level proficiency in the Python programming language is required.

[1] CTA Observatory: https://www.cta-observatory.org/

[2] LST-1 : https://doi.org/10.1051/0004-6361/202450059

[3] https://arxiv.org/abs/2211.15321

[4] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675821000436

Abstract:

This research project aims to validate a new software pipeline, magic-cta-pipe (MCP), for the reconstruction of very-high-energy (VHE) gamma-ray data from the Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) telescopes. The performance of MCP will be evaluated using data from the Crab Nebula and compared with the established MAGIC analysis software, MARS. This comparison will focus on instrument response functions and derived source properties, such as significance and spectrum.

In-depth:

The Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC) system consists of two 17-meter-diameter Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes (IACTs). It is dedicated to observing very high-energy (30 GeV to 100 TeV) gamma rays from galactic and extragalactic sources [1]. Close to MAGIC, the first Large-Sized Telescope (LST-1) of the Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) is under commissioning. CTAO is a worldwide project to construct the next-generation, ground-based, VHE gamma-ray instrument [2].

A new reconstruction software, magic-cta-pipe (MCP), has been developed to stereo-reconstruct gamma-ray events using joint observations from MAGIC and LST-1 [3]. The goal of this internship is to verify the reconstruction quality of MCP using MAGIC-only data and to compare its performance with MARS [4], the standard MAGIC reconstruction software.

The project plan is as follows:

1. First, data from the Crab Nebula—the standard candle in gamma-ray astronomy—will be reconstructed using the new MCP reconstruction chain.

2. Then, the source will be analysed using gammapy [5], the CTAO science analysis tool, for both the MARS and the MCP reconstructed datasets.

3. Finally, a direct comparison of the quality of the two chains will be extracted by comparing their instrument response functions and the source's derived properties (significance and spectrum).

This achievement will validate the use of MCP for MAGIC-only data, which would be particularly useful in collaborative MAGIC and LST-1 projects. Results will be presented in the context of an international working group.

The student will join a team of experimental researchers from the LST/CTAO collaboration which are performing a joint project with the MAGIC collaboration.

S/He will learn and apply methods for IACT gamma-ray event reconstruction and the standard methods for spectral analysis of a very-high-energy (VHE) gamma-ray source.

S/He will use and potentially contribute to software packages based on Python, developing general software development and data analysis skills.

The candidate needs a medium knowledge of the Python programming language.

[1] MAGIC experiment: https://magic.mpp.mpg.de/

[2] CTA Observatory: https://www.cta-observatory.org/

[3] MCP package: https://github.com/cta-observatory/magic-cta-pipe

[4] MARS package: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2013ICRC...33.2937Z

[5] gammapy package: https://gammapy.org/

Context and Motivation:

The Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) is the next-generation, worldwide project for ground-based, very-high-energy (VHE) gamma-ray astronomy [1]. Its first Large-Sized Telescope, LST-1, is currently undergoing commissioning at the Observatorio del Roque de los Muchachos in La Palma, Canary Islands [2].

LST-1 is currently conducting a multi-year observation campaign targeting the Super Nova Remnant (SNR) G106.3+2.7 and its associated powerful pulsar, PSR J2229+6114. While the pulsed emission of this pulsar has been measured up to a cut-off energy of about 3 GeV [3], there is a compelling hypothesis, motivated by the discovery of VHE emission from the Vela pulsar [4], that an emission component above 1 TeV is also present.

To maximize sensitivity at these high energies, these observations are performed at Large Zenith Angles (LZA), which significantly increases the telescope's effective area.

Project Goal and Methodology:

This project aims to validate and optimize the VHE analysis pipeline for the eventual study of PSR J2229+6114. Since the Crab Pulsar is a well-known VHE source with documented emission up to 1 TeV [5], it will serve as the crucial test bench.

The student will perform a pilot study using LST-1 observations of the Crab Pulsar taken at LZA (>50 degrees zenith angle).

The project plan is structured in three key stages:

• Data Selection: Select LST-1 data for the Crab Nebula specifically taken at zenith angles greater than 50 degrees.

• Pipeline Optimization: Apply and optimize quality cuts specific to LZA observations to select the best reconstructed events and phase-tag them to the pulsar.

• Scientific Analysis: Utilize Gammapy [6], the official CTAO science analysis tool, to establish the phaseogram (pulsed emission profile) and measure the VHE energy spectrum of the Crab Pulsar.

This original focus on LZA data analysis, particularly the optimization of LZA-specific quality cuts, distinguishes this work from previous studies [5].

Impact and Student Benefits:

The successful execution of this analysis on the Crab Pulsar will validate and prepare the entire LST-1 data analysis chain for the first-ever VHE search for pulsation from PSR J2229+6114. Results will be presented within an international LST/CTAO working group.

The Student Will:

• Join a collaborative team of experimental researchers from the LST/CTAO collaboration.

• Learn and apply state-of-the-art methods for Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope (IACT) event reconstruction.

• Master standard techniques for spectral and temporal analysis of VHE gamma-ray sources.

• Develop advanced software development and data analysis skills using Python and potentially contributing to open-source analysis packages.

Prerequisites: A medium-level proficiency in the Python programming language is required.

[1] CTA Observatory: https://www.cta-observatory.org/

[2] LST-1 : https://doi.org/10.1051/0004-6361/202450059

[3] PSR J2229+6114 : https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/706/2/1331

[4] Vela Pulsar : https://arxiv.org/pdf/2310.06181

[5] Crab : https://doi.org/10.1051/0004-6361/202450059

[6] gammapy package: https://gammapy.org/

The Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) is an international project aimed at building the next-generation ground-based instrument for very-high-energy gamma-ray astronomy [1, 2]. CTAO will include tens of Imaging Air Cherenkov Telescopes (IACTs) with different mirror diameter sizes of 4 m, 12 m, and 23 m, and it will be deployed at two sites, one in each hemisphere: La Palma in the Canary Islands and Paranal in Chile.

The observatory will be able to cover an unprecedented energy range, from 20 GeV to 300 TeV, by detecting the Cherenkov light emitted by charged particle showers produced when primary gamma rays interact in the upper atmosphere. With its outstanding capabilities, CTAO will tackle key open questions in astrophysics, such as the origin of high- and ultra-high-energy cosmic rays. Unraveling the sources of cosmic rays is a challenging endeavor, since charged particles are deflected by magnetic fields and thus do not point back to their origin. However, during their journey, cosmic rays produce photons and neutrinos through hadronic interactions with the interstellar medium. Unlike charged cosmic rays, these secondary messengers are not deflected and can directly trace the location of the cosmic-ray accelerators.

In 2023, the KM3NeT underwater neutrino detector recorded the most energetic neutrino ever observed (KM3 230213A) with an estimated energy of about 220 PeV [3]. Thanks to the initiative of the CPPM CTAO group, during the coming fall, the first CTAO operative telescope, Large-Sized Telescope (LST-1) will be used for an observation campaign scanning the portion of the sky pointing in the KM3 230213A measured direction.

During this internship, the candidate will participate to the analysis of the LST-1 follow-up observations of the KM3 230213A event. The work will involve applying standard data analysis techniques for IACTs observations aimed at searching for an electromagnetic counterpart to the neutrino event, and characterizing the source, in case of detection. If no detection is achieved, we will derive constraints on possible counterparts identified by other instruments.

The candidate will participate to the publication that will result from this work. Basic knowledge of Python programming, used for the analysis tools, is required. The internship could lead to a PhD grant.

References

[1] Science with the Cherenkov Telescope Array: https://arxiv.org/abs/1709.07997

[2] https://www.cta-observatory.org/

[3] Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino with KM3NeT (KM3NeT Collaboration et al., 2025): https://inspirehep.net/files/59b8d2e40c820202e8a7e4aac87eb9c4

Context:

The KM3NeT experiment is a next-generation neutrino telescope currently under construction in the Mediterranean Sea. It aims to detect high-energy cosmic neutrinos to explore the most energetic phenomena in the Universe and to contribute to the emerging field of multi-messenger astronomy, in synergy with gravitational-wave, gamma-ray, and electromagnetic observatories.

The French multi-messenger network also includes the SVOM mission, a French–Chinese satellite dedicated to the study of transient astrophysical events, and the COLIBRI optical telescope, a robotic facility designed for rapid follow-up observations of SVOM alerts and other transient sources for which the CPPM is responsible of the official data analysis pipeline.

This internship will take place in the context of the KM3NeT and SVOM collaborations, focusing on the analysis of neutrino and optical data, alert systems, and real-time multi-messenger follow-up.

Objectives and Work Plan:

The student will participate to several complementary aspects of multi-messenger research in the KM3NeT context :

• Contribute to the analysis of KM3NeT neutrino data, with a focus on real-time alert generation and follow-up of astrophysical neutrino candidates. Participation on the operation and development of the KM3NeT alert system, and on the follow-up definition with other observatories (gamma-ray, optical, X-ray, radio).

• Participate in the SVOM and COLIBRI transient follow-up program, particularly through the analysis of ECLAIRs and COLIBRI data coincident with KM3NeT neutrinos or other messengers. Help coordinate and analyze joint datasets from SVOM and other observatories.

Expected Skills and Profile:

Background in astrophysics, particle physics, and/or data science

Experience with Python and related data analysis tools (NumPy, Astropy, Matplotlib, etc.). Experience in other coding languages is a plus.

Interest in multi-messenger astrophysics, neutrino astronomy, and transient phenomena.

Ability to work within large international collaborations.

Fluent in English.

Outcome:

The internship will provide hands-on experience in the analysis of real astrophysical data and the operation of cutting-edge instruments in multi-messenger astronomy. The student will gain valuable skills in data analysis, software development, and collaborative research across multiple observatories. This internship is intended to lead to a thesis.

Les vides cosmiques sont de vastes régions sous-denses de l'Univers, constituant un des composants majeurs de la structure à grande échelle. Leur étude offre des contraintes uniques sur la formation des structures et les propriétés de la cosmologie, notamment la matière noire, l'énergie noire et la gravité.

Le satellite Euclid fournit un relevé 3D précis et étendu des galaxies sur une large portion du ciel, ouvrant la voie à la détection et à l'analyse systématique des vides cosmiques à grande échelle.

L'étudiant(e) se consacrera à l'identification et à la caractérisation des premiers vides détectés dans les données Euclid DR1. Le stage comprendra la mise en œuvre d'algorithmes de détection, l'analyse des propriétés statistiques des vides et la comparaison avec des simulations pour évaluer leur robustesse et leur intérêt cosmologique.

Vingt ans après la découverte de l'accélération de l'expansion de l'univers par des mesures avec les supernovas, la sonde supernovas reste l'un des moyens les plus précis pour mesurer les paramètres de cette période récente de l'histoire de notre univers dominée par ce qu'on appelle l'énergie noire.

L'observatoire Rubin avec le relevé Large Survey of Space and Time (Rubin/LSST) sera mis en service en 2025 et débutera officiellement fin 2025. Il s'agit d'un télescope de 8,4 mètres doté d'une caméra de 3,2 milliards de pixels, la plus puissante jamais construite.

Ce télescope prendra une photo de la moitié du ciel toutes les trois nuits pendant dix ans. Ce sondage permettra de mesurer des milliards de galaxies avec une grande précision et de suivre la variation dans le temps de tous les objets transitoires. Avec de nombreuses autres études astrophysiques, ce sera une machine très puissante pour déterminer les paramètres cosmologiques à l'aide de nombreuses sondes différentes et, en particulier, elle imposera de fortes contraintes sur la nature de l'énergie noire. Le projet LSST vise à découvrir jusqu'à un demi-million de supernovae. Cette amélioration de deux à trois ordres de grandeur statistique par rapport à l'ensemble des données actuelles permettra de tester précisément les paramètres de l'énergie noire, de tester la relativité générale et imposera également de nouvelles contraintes sur l'isotropie de l'univers.

Dans ce stage de Master 2, nous proposons d'analyser les premières images Rubin/LSST en utilisant le logiciel LSST et notre méthode d'apprentissage profond pour l'identification des transitoires/supernovas. Le travail sera préparé et mené en parallèle sur les données HSC/Subaru existantes. En effet, les données HSC ont des caractéristiques très proches de celles que nous attendons de Rubin/LSST.

Le groupe LSST du CPPM est déjà impliqué dans la photométrie de précision pour LSST, avec une implication directe dans la validation des algorithmes au sein de DESC/LSST [1][2][3], et a proposé une nouvelle méthode d'apprentissage profond pour améliorer l'identification photométrique des supernovas [4] et les redshifts photométriques [5].

[1] https://www.lsst.org/content/lsst-science-drivers-reference-design-and-anticipated-data-products

[2] https://arxiv.org/abs/1211.0310

[3] https://www.lsst.org/about/dm

[4] https://arxiv.org/abs/1901.01298

[5] https://arxiv.org/abs/1806.06607

[6] https://arxiv.org/abs/1401.4064

Le contexte : Plus de vingt ans après la découverte de la nature accélérée de l'expansion de l'Univers, il n'existe toujours pas d'explication définitive de son origine physique. Plusieurs types d'énergie noire ou même des alternatives/extensions à la relativité générale ont été proposés dans la littérature pour tenter d'expliquer l'accélération de l'expansion. En mesurant avec précision les taux d'expansion de l'Univers et de la croissance des structures à grande échelle, en fonction du temps cosmique, nous pouvons en apprendre davantage sur ce mystère cosmologique. En particulier à faible redshift, lorsque l'expansion est accélérée et que l'énergie noire domine l'expansion, nous souhaitons obtenir les meilleures contraintes sur le taux de croissance des structures. Ces mesures peuvent être réalisées en combinant les positions des galaxies et leurs vitesses. Les propriétés statistiques du champ de densité et de vitesse sont étroitement liées au modèle cosmologique sous-jacent.

Expériences : La mesure des taux d'expansion et de croissance de l'Univers est le principal objectif scientifique des expériences actuelles et futures telles que l'instrument spectroscopique de l'énergie noire (DESI), le Zwicky Transient Facility (ZTF), Euclid et le Vera Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time (Rubin-LSST).

DESI mesure actuellement la position de 40 millions de galaxies (avec leur décalage vers le rouge) et l'échantillon de galaxies à faible décalage vers le rouge sera le plus complet à ce jour.

L'étude ZTF permettra de découvrir plus de 5 000 supernovae de type Ia, dont nous pourrons déduire la vitesse des galaxies. Le projet Rubin-LSST portera ce nombre à plusieurs centaines de milliers.

Objectif de la thèse : Le candidat sélectionné travaillera à l'analyse conjointe des ensembles de données DESI et ZTF, qui contiennent des millions de galaxies et des milliers de supernovae de type Ia. Le candidat se familiarisera avec la physique et les statistiques des regroupements de galaxies, codera son propre pipeline d'analyse, le testera sur des simulations de pointe et l'appliquera sur des données réelles. La mesure du taux de croissance des structures avec les galaxies de DESI et les vitesses de ZTF sera essentiel dans le test de la relativité générale aux échelles cosmiques. Cette étude est dans le plan de route principal des projets DESI et ZTF.

Profil requis : Le candidat doit avoir un grand intérêt pour la cosmologie, les statistiques, l'analyse de données et la programmation (nous utilisons principalement python). La maîtrise de l'anglais et la capacité à travailler en équipe sont également requises.

A la fin des années 90, la mesure de la distance des Supernovae de type 1a (SN1a) et du décalage vers le rouge de leurs galaxies hôtes a révélé que l'expansion de l'Univers était en accélération. Plus de 20 ans après cette découverte, la nature de l'énergie noire qui serait à l'origine de ce phénomène reste inconnue.

Le modèle de concordance $\Lambda$ CDM décrit un Univers homogène et isotropes aux grandes échelles, soumis aux lois de la relativité générale (RG). Dans ce modèle, la majorité du contenu énergétique de l'Univers provient de la matière noire froide et de l'énergie noire, introduite comme une constante cosmologique. Celle-ci se comporte comme un fluide parfait avec une pression p négative, d'équation d'état p = - rho, où rho est la densité d'énergie.

Certains modèles alternatifs (cf [1] pour une revue) introduisent par exemple des champs scalaires (quintessence) dont l'évolution est responsable de l'expansion accélérée. Ces champs scalaires peuvent varier dans le temps et l'espace. Ils peuvent donc avoir une équation d'état dépendant du temps ainsi que générer des anisotropies de l'expansion.

D'autres modèles proposent de modifier la loi de la gravitation aux grandes échelles imitant le rôle de l'énergie noire.

Aujourd'hui encore, les supernovae restent l'une des sondes les plus précises pour mesurer l'expansion de l'Univers et son homogénéité. Par ailleurs, une partie du décalage vers le rouge des galaxies provient d'un effet Doppler dû à leurs vitesses particulières. On peut alors grâce aux supernovae reconstruire le champ de vitesse à grande échelle, et mesurer le taux de croissances des structures cosmiques. Cela nous permettra de tester la loi de la gravitation.

Une anisotropie de l'expansion aux grandes échelles, une modification de la RG, ou une évolution de l'équation d'état de l'énergie noire, seraient toutes des observations révolutionnaires qui remettraient en cause notre modèle actuel.

Jusqu'aujourd'hui les relevés de supernovae compilaient des données de multiples télescopes compliquant leur analyse statistique. Les relevés du Zwicky Tansient Facility (ZTF: https://www.ztf.caltech.edu/) et de l'observatoire Vera Rubin/LSST (https://www.lsst.org/) vont changer la donne. Ils couvrent la totalité du ciel et mesurent avec précision la distance de dizaines (centaines) de milliers de supernovae proches (lointaines).

Le CPPM travaille sur les données de ZTF depuis 2021, et publiera la première analyse cosmologique en 2026 avec ~3000 SN1a. Nous participons à la construction et la mise en place de LSST depuis des années, en se préparant à l'arrivée des premières données cet été.

Dans le groupe, nous travaillons à la calibration photométrique du relevé ZTF, indispensable pour la précision de mesure dont nous avons besoin (cf ubercalibration [2,3]). Un premier doctorant a développé un pipeline pour simuler ZTF et mesurer le taux de croissance des structures ([4], thèse en 2023) et un autre doctorant a adapté cet exercice à LSST ([5], soutenu en 2025) et un autre a débuté en 2024 pour l'analyse de 3000 SN1a de ZTF. Par ailleurs trois postdoctorants ont rejoint le groupe pour travailler sur ZTF, et une chaire d'excellence (DARKUNI de Julian Bautista) étend ce travail en combinant ces données avec les données spectroscopiques de DESI.

L'objectif de ce stage est d'adapter ce pipeline d'analyse pour mesurer le taux de croissance des structures avec la totalité des 30000 SN1a de ZTF. Il faudra alors utiliser des algorithmes de machine learning pour classifier les SN1a à partir des données photométriques [5].

Il s'agit donc d'un stage de cosmologie observationnelle, pour un-e candidat-e intéressé-e par la cosmologie et l'analyse de données.

[1] https://arxiv.org/abs/1601.06133

[2] https://arxiv.org/abs/astro-ph/0703454v2

[3] https://arxiv.org/abs/1201.2208v2

[4] https://arxiv.org/abs/2303.01198 https://snsim.readthedocs.io/

[5] https://arxiv.org/abs/2401.02945

L'équipe de recherche imXgam conduit des activités de recherche interdisciplinaire pour les applications d'imagerie des rayonnements ionisants dans le champ de la santé et de l'énergie. Elle participe au projet ClearMind dont l'objectif est de développer un détecteur optimisé pour les applications hautement résolues en temps, notamment pour la tomographie par émission de positons (TEP) à temps-de-vol.

La mesure du temps de vol d'une paire de photons d'annihilation, à savoir du temps séparant la détection des deux photons de 511 keV, permet de contraindre l'inversion tomographique dans une plage de rétroprojection déterminée par la précision de la mesure du temps-de-vol, qui est donnée par la résolution temporelle de la coïncidence (CTR en anglais). Sachant que la vitesse de la lumière dans le vide est de 30 cm/ns, une CTR de 10 ps FWHM permettrait de localiser l'annihilation électron-positon avec une précision de 1,5 mm FWHM, ce qui serait suffisant pour obtenir une image de la distribution des points d'annihilation virtuellement sans reconstruction et de limiter ainsi la dose nécessaire pour obtenir une qualité d'image équivalente à celle des caméras TEP clinique. Actuellement, les caméras à l'état de l'art atteignent une CTR de 215 ps FWHM. L'objectif du projet ClearMind est d'améliorer la résolution temporelle des détecteurs en utilisant un cristal scintillant de tungstate de plomb (PWO) utilisé comme fenêtre d'entrée d'un tube photomultiplicateurs à galette de micro-canaux (MCP-PMT en anglais) et de déposer une photocathode directement sur la face interne du cristal de PWO dans le but d'éviter les réflexions totales des photons de scintillation et Tcherenkov sur l'interface PWO/photocathode afin d'améliorer la collection des photons Tcherenkov dont l'émission est pratiquement instantanée lors de l'émission d'un électron photoélectrique dont la vitesse est supérieure à la vitesse de la lumière dans le PWO [1].

Il est nécessaire de déposer une couche de passivation sur le cristal de PWO afin de protéger la photocathode. Le dépôt d'une couche mince affecte la transmittance de l'interface, rendant possible une transmission frustrée des photons optiques pour des incidences supérieures à l'angle limite [2]. L'objectif du stage sera d'étudier la transmittance théorique d'une passivation multicouche entre le cristal et sa photocathode.

Les candidats sont invités à prendre contact avec le responsable du sujet de stage en lui joignant un CV accompagné d'une lettre de motivation et des derniers relevés de notes (celui de l'année précédente ainsi que celui du semestre actuel, si disponible).

[1] D. Yvon et al., Design study of a scintronic crystal targeting tens of picoseconds time resolution for gamma ray imaging: the ClearMind detector, J. Instrum. 15 (2020) P07029

[2] L. Cappellugola et al., Modelisation of light transmission through surfaces with thin film optical coating in Geant4, in Conf. Rec. IEEE NSS/MIC 2021, 16-23 Oct, Yokohama (virtual), Japan, IEEE Press

Le Centre de Physique des Particules de Marseille est une unité mixte de recherche (UMR 7346) dépendante du CNRS et d'Aix-Marseille Université, qui déploie ses activités de recherche à la fois dans le domaine de la physique fondamentale et aussi pour des applications basées sur les rayonnements ionisants.

Les circuits de satiété ou d'addiction sont pilotés dans le cerveau par des boucles de contreréaction négative ou positive utilisant des neurotransmetteurs. Ces circuits peuvent être imagés en tomographie par émission de positons (TEP) grâce au marquage de neurotransmetteurs par des isotopes radioactifs émetteurs de positons. Cependant, les examens TEP pratiqués sur le rat requièrent une anesthésie du petit animal, ce qui ne permet pas de rendre compte du comportement réel du cerveau en conditions d'éveil.

Le CPPM participe au projet MAPSSIC, qui consiste à développer une sonde intracrânienne de pixels CMOS pour l'imagerie de positons chez le rat vigile et libre de ses mouvements. La sonde IMIC, qui forme une aiguille de plusieurs centaines de pixels CMOS actifs, a été développée par l'IPHC à Strasbourg pour être implantée de manière permanente dans le cerveau d'un rat qui, muni d'un sac à dos comprenant une pile et un émetteur sans fil relié aux pixels CMOS, permettra de d'imager directement les positons émis lors de la désintégration d'un traceur radioactif marquant un neurotransmetteur étudié.

Activité principale :

Le stage consistera à analyser des images 2D acquises avec les sondes IMIC (segmentation d'agrégats de pixels résultant de la détection de positons, imagerie 2D du taux de comptage de la sonde plongée dans une solution radioactive) dans le but de caractériser les performances de la sonde MAPSSIC et d'optimiser ses paramètres d'acquisition.

Profil recherché :

- Pratique du langage python

- Expérience en analyse d'image

- Connaissance en machine learning est un plus

Le stage durera entre 4 et 6 mois et sera rémunéré

Contexte

L'étude des propriétés des neutrinos constitue aujourd'hui l'un des domaines les plus dynamiques de la physique des particules. De nombreuses questions fondamentales restent ouvertes, telles que l'origine de leur masse ou leur hiérarchie. Leur exploration expérimentale demeure toutefois particulièrement difficile : les neutrinos interagissent extrêmement peu avec la matière, et leurs caractéristiques ne sont aujourd'hui déduites qu'à partir des rares interactions observées dans des détecteurs massifs. Les mesures des propriétés individuelles des neutrinos dans ces détecteurs restent limitées en précision — leur énergie, par exemple, n'est généralement connue qu'à 10 à 20 % près.

Pour dépasser ces limitations dans l'étude des neutrinos produits auprès d'accélérateurs, des chercheurs du CPPM, en collaboration avec plusieurs équipes internationales, développent une nouvelle approche expérimentale appelée neutrino tagging. Cette méthode vise à déterminer les propriétés du neutrino dès sa production, au moment de la désintégration d'un pion en un muon

et un neutrino. Comme le pion et le muon sont des particules chargées, leurs rajectoires peuvent être mesurées avec une grande précision. Les caractéristiques du neutrino peuvent alors être déduites par de simples relations cinématiques, permettant notamment d'estimer son énergie avec une précision relative inférieure au pour cent.

Le principal défi de cette méthode réside dans l'intensité extrêmement élevée des faisceaux de pions utilisés pour produire les neutrinos (de l'ordre de 10¹⁰ pions par seconde). Reconstruire les trajectoires de ces particules et de leurs produits de désintégration représente un enjeu technologique et algorithmique majeur.

Objectif du stage

Le stage propose de contribuer au développement et à l'évaluation des algorithmes de machine learning destinés à relever ce défi, ainsi qu'à l'optimisation des spécifications des trajectographes nécessaires à la mise en œuvre de la méthode.

Compétences

• Physique des neutrinos
• Physique des détecteurs (trajectographes)
• Machine learning
• Programmation C++ et Python
• LaTeX

Candidature

Merci de remplir ce https://www.cppm.in2p3.fr/~mperrint/Recruit/apply.php>formulaire.

L'expérience MadMax cherche à démontrer l'existence d'axions, bosons scalaires initialement introduits pour expliquer naturellement l'absence de violation de la symétrie CP en Chromodynamique quantique. Le domaine de masse investigué par MadMax est entre 40 et 400 microeV. Le principe de recherche est l'induction d'un champ électromagnétique (EM) par le champ d'axions dans un champ magnétique (~10T). Le champ EM induit dépend de la permittivité diélectrique du milieu. La discontinuité résultante aux interfaces entre différents milieux donne lieu à la production d'une onde EM, qui pourrait être détectée. La fréquence est de l'ordre de 10-100 GHz, la puissance est de l'ordre de 10^{-24} W. La faiblesse du signal requiert un dispositif capable d'amplifier intrinsèquement le signal: l'exploitation de plusieurs disques dielectriques dans MadMax permet d'additionner constructivement les signaux, et/ou de créer des cavités résonantes, afin d'atteindre une puissance détectable par une antenne (requérant une amplification très bas bruit, et, nominalement, une température de quelques Kelvins). L'ensemble des calculs analytiques de base est détaillé référence [1]. Des prototypes réunissant chacun trois disques diélectriques de diamètre allant jusqu'à 30 cm ont déjà été exploités, sans champ magnétique (utilisable pour la recherche de “Dark Photons” [2]) , avec champ magnétique (1.6T, recherche d'axions [3]), et pour une partie, en cryostat. Il s'agira dans ce stage d'analyser les données de certains prototypes, en portant une attention particulière sur l'étalonnage, essentiel pour extraire un résultat physique, et sur l'analyse statistique.

[1]: Dielectric Haloscopes to search for Axion Dark Matter: Theoretical Foundations, JCAP01(2017)061, DOI 10.1088/1475-7516/2017/01/061, Millar AJ, Raffelt GG, Redondo J, Steffen FD.

[2]: First search for dark photon dark matter with a MADMAX prototype, MadMax Collaboration, Phys. Rev. Lett. 134, 151004, 2025, DOI:

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.151004

[3]: First Search for Axion Dark Matter with a MADMAX Prototype, MadMax Collaboration,Phys. Rev. Lett. 135, 041001, 2025, DOI: https://doi.org/10.1103/c749-419q

Ce projet de master se concentre sur l'étude des grandes régions sous-denses dans la distribution des galaxies dans notre univers : les vides cosmiques. Nous étudierons ces vides en utilisant des simulations cosmologiques, en collaboration avec Alice Pisani. Sur la base d'un intérêt commun et de discussions initiales, le projet se concentrera soit sur l'analyse de la distribution de la taille des vides, ainsi que sur d'autres propriétés communes comme leur forme, soit sur l'analyse de la distribution de la matière et des galaxies autour des vides par le biais de leur profil de densité. Ces statistiques peuvent être étudiées en fonction de l'impact de modèles physiques alternatifs sur ces régions, de leurs propriétés générales et universelles ou de leur dépendance vis-à-vis des paramètres cosmologiques.

Contexte :

La mission Euclid de l'ESA, lancée en juillet 2023, a pour objectif de comprendre les origines de l'expansion accélérée de l'Univers en étudiant l'énergie noire et la matière noire à travers des observations détaillées. A son bord, l'instrument NISP (Near Infrared Spectrometer and Photometer) produit des images cruciales pour les analyse cosmologiques.

Les détecteurs infrarouges de l'instrument NISP sont exposés au rayonnement cosmique, qui laisse des dépôts d'énergie résiduels dans les images. Parmi ces événements, les «Snow Balls» se distinguent par leur forme unique : ils affectent une zone relativement large de pixels, avec une distribution énergétique inhabituelle, et apparaissent comme de petites boules rondes, d'où leur nom.

Contrairement à d'autres artefacts instrumentaux, les Snow Balls n'affectent pas directement l'analyse scientifique. Cependant, leur fréquence d'apparition et leur évolution au fil du temps sont des paramètres importants à surveiller pour garantir un suivi précis du comportement des détecteurs.

Objectifs du stage :

Le stage vise à identifier, cataloguer et caractériser les événements “Snow Ball” afin d'évaluer leur fréquence et leur évolution. Les principales étapes du travail seront :

- Identification visuelle et constitution d'un catalogue : annotation manuelle des événements Snow Balls dans les images afin de constituer une base de référence.

- Apprentissage automatique pour la détection : entraînement et validation d'un algorithme de détection et de classification automatique à partir du catalogue.

- Analyse statistique : étude des propriétés des Snow Balls, incluant :

évolution temporelle,

taux d'occurrence par détecteur,

elation entre taille et énergie déposée,

comparaison avec d'autres événements induits par le rayonnement cosmique.

Compétences développées :

- Annotation et traitement d'images astronomiques.

- Développement d'algorithmes de détection et classification (Python, ML).

- Analyse statistique des phénomènes instrumentaux.

- Compréhension du comportement des détecteurs infrarouges face au rayonnement cosmique.

Le CPPM est responsable de la conception et de la production d'une carte au format ATCA destinée à la mise à jour du calorimètre à argon liquide de l'expérience ATLAS, installée au CERN. Cette carte repose sur deux FPGA Agilex de dernière génération. L'étudiant aura pour mission de porter un algorithme d'intelligence artificielle, précédemment implémenté sur FPGA Stratix, vers cette nouvelle plateforme. Une fois cette adaptation réalisée, il devra également déployer les nouveaux modèles d'IA développés par l'équipe sur la cible FPGA. En fonction de l'avancement de la production, l'étudiant pourra aussi participer aux tests des cartes et à leur intégration sur les bancs de test du CERN.

L'expérience LHCb, installée sur le plus grand accélérateur de particules au monde, s'intéresse à l'asymétrie matière/anti-matière. Elle a récemment mis en évidence une violation de symétrie dans un baryon. L'objectif est de poursuivre ces recherches avec des mesures précises de désintégrations rares. Pour cela, une jouvence du détecteur et de l'électronique pour l'acquisition de données est prévue. Un des enjeux cruciaux de cette mise à jour est d'ajouter une mesure temporelle précise aux canaux de détection. Afin de pouvoir distinguer les vertex primaires et secondaires, un déterminisme temporel avec une précision ultime en O(10) ps pic à pic est requis. La technique consiste à distribuer une horloge superposée aux données de contrôle sur des liaisons série par fibre optique, générées depuis des FPGA. Le système compte plus de 2000 liaisons de contrôle.

Le CPPM conçoit une carte basée sur un FPGA Altera dernière génération pour le système d'acquisition de l'expérience LHCb. L'équipe développe également le firmware de bas niveau nécessaire au contrôle des périphériques de cette carte.

Activité principale~:

Le/la stagiaire rejoindra l'équipe de développement du CPPM. Sa mission sera de mettre en œuvre, éprouver et caractériser le déterminisme de phase d'une carte prototype basée sur l'Agilex 7 M-series. Le firmware devra assurer une phase constante entre reset et redémarrage du système, à la fois sur 1 à 48 canaux au sein d'un seul FPGA, et ensuite sur plusieurs cartes FPGA en parallèle. Ce travail incluera la gestion des aléas liés aux variations de température de l'environnement. En outre, le développement de modules VHDL sera nécessaire notamment pour le contrôle et la mesure de phase avec une résolution inférieure à 1 ps.

Profil recherché~:

Vous préparez un diplôme d'ingénieur dans le domaine de l'électronique et de l'informatique. Les compétences suivantes seront appréciées, et une formation sur les outils utilisés sera fournie~:

• Utilisation des appareils de mesure~: serial data analyser, analyseur de spectres~;

• Électronique numérique et transmission de signaux rapides~;

• Conception de firmware FPGA en langage VHDL~;

• Conception logicielle, langage Python (Polars, Pytest), C++

Contact : CV + lettre de motivation par email avec la référence du stage.

Le stage de 6 mois sera conventionné et rémunéré.

Situé au cœur du Parc National des Calanques, sur le campus de Luminy, le CPPM est un laboratoire de recherche commun au CNRS et à Aix-Marseille Université, qui compte environ 180 chercheurs, ingénieurs et doctorants. Le laboratoire étudie des sujets allant de la physique des particules à la physique des astroparticules et à la cosmologie, avec une forte expertise technologique en électronique, mécanique, instrumentation et informatique, permettant la conception et la construction de systèmes de détection de pointe, souvent appelés à fonctionner dans des conditions extrêmes : dans les profondeurs de la mer, dans l'espace ou sous terre. La plupart de nos recherches sont menées dans le cadre de collaborations scientifiques internationales de premier plan et nos contributions sont reconnues dans le monde entier.

Activité principale :

Le stagiaire travaillera au sein du service électronique du laboratoire, composé d'une vingtaine de personnes. Il aura comme objectif principal de concevoir une nouvelle infrastructure informatique en tenant compte des différents projets, des groupes de travail, des types de machines, des ressources et des besoins spécifiques pour le déploiement, l'accès et le support des outils de Conception Assistée par Ordinateur (CAO).

En intégrant le CPPM, vous contribuerez à la réalisation de projets de recherche ambitieux en physique des particules. Vous aurez l'opportunité d'évoluer dans un environnement stimulant et de participer au développement d'outils informatiques essentiels pour la recherche de pointe, tout en renforçant vos compétences dans les infrastructures informatiques modernes.

Le stagiaire devra notamment :

·Analyser l'infrastructure informatique existante ;

·Proposer et concevoir une solution moderne prenant en compte les contraintes des projets de recherche~;

·Explorer des solutions d'infrastructure basées sur le Cloud, des conteneurs ou des machines virtuelles (VM), tout en garantissant l'efficacité et la flexibilité des outils utilisés par le laboratoire.

Connaissances requises :

·Maîtrise de l'environnement Linux~;

·Compétence en script shell~;

·Bonne compréhension de l'architecture des systèmes informatiques et réseaux~;

·Connaissance des technologies de virtualisation, de conteneurisation, et des solutions Cloud.

Encadrement et environnement de travail :

Le stagiaire sera encadré par un ingénieur spécialisé et travaillera en collaboration étroite avec les différents service et groupes de recherche du laboratoire. Il bénéficiera d'un ordinateur de test et d'un accès aux ressources Cloud nécessaires pour mener à bien sa mission.

Contact : CV + lettre de motivation par email avec la référence du stage.

Le stage de 6 mois sera conventionné et rémunéré.

Le Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM) est une unité mixte de recherche (UMR7346) d'environ 180 personnes dont la thématique est liée à l'étude et l'exploration des constituants fondamentaux de la matière et de l'univers. Le laboratoire est impliqué dans différentes collaborations internationales qui visent à fournir à la communauté scientifique des expériences capables de mesurer d'infimes particules ou encore d'observer l'univers lointain au moyen de télescopes de dernière génération. Les systèmes de détection et d'observation fonctionnent généralement dans des environnements extrêmes que ce soient dans les profondeurs marines, dans l'espace ou encore au sein d'accélérateurs de particules tels que le CERN.

Certains développements demandent des campagnes de caractérisation dans des salles spécifiques telles que des salles blanches, noires ou d'autres locaux en adéquation avec les spécifications de l'expérience scientifique en cours d'étude.

Dans ce cadre, une équipe du CPPM a développé une carte électronique dédiée à la mesure de paramètres environnementaux (température, humidité, pression, poussières …) qui sont transmis via un réseau LoRa afin de permettre une surveillance en temps réel des salles spécifiques. La variation de ces données peut être critique et nécessitent cette surveillance indispensable afin d'éviter de compromettre les activités en cours dans ces salles.

L'objectif du stage est d'améliorer et de fiabiliser ce développement actuellement en exploitation, afin d'en faire un outil robuste et polyvalent (optimisation de la consommation, configuration intuitive, transmission fiable…).

Activité principale :

Le/la stagiaire devra effectuer son travail en différentes étapes. Dans un premier temps il/elle prendra en main le système existant par l'étude des différents capteurs implémentés sur la carte. Maitrisant le système dans son ensemble, il/elle conduira les travaux suivants :

•Améliorer la consommation énergétique de la carte et proposer des optimisations hardware/software.

•Mettre en place et valider la communication des données via un réseau LoRa.

•Proposer différentes configurations de transmission.

•Développer des scripts pour le traitement et la transmission des données.

•Converger vers une méthode de validation fiable.

•Rendre opensource le hardware et le software en publiant l'ensemble du projet sur github/gitlab.

•Rédiger une documentation technique sur les améliorations proposées, afin d'assurer la pérennité du travail accompli.

Profil recherché :

Étudiant(e) en électronique embarquée, télécommunications, IoT ou informatique industrielle (Bac+5).

•Connaissances en capteurs, microcontrôleurs (Arduino, STM32, ESP32 ou équivalent).

•Notions des protocoles de communication sans fil, idéalement LoRa/LoRaWAN.

•Goût pour l'expérimentation et l'optimisation technique.

•Maîtrise de la mise en place de projet collaboratif (github/gitlab).

•Maîtrise des langages Python, C/ C++.

Contact : CV + lettre de motivation par email avec la référence du stage.

Le stage de 6 mois sera conventionné et rémunéré.

Le Centre de Physique des Particules de Marseille, unité mixte CNRS/Aix-Marseille Université, est un des laboratoires de l'Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules (IN2P3), institut du CNRS qui regroupe les moyens de la physique des particules. Le CPPM travaille notamment pour l'expérience LHCb, installée sur le LHC, l'accélérateur de particules le plus puissant du monde, au CERN. Cette expérience s'intéresse à la différence entre matière et anti-matière ainsi qu'à l'extension du modèle standard de la physique.

Fort de l'expérience acquise lors de la conception et fabrication du système d'acquisition capable de traiter 30 Tb/s via 10 000 liens optiques à 5Gb/s en temps réel, le CPPM s'intéresse à la future génération qui vise un débit total de 200 Tb/s. Pour parvenir à cela, un prototype de carte d'acquisition doté d'un FPGA Altera Agilex 7 M-series a été mis au point par le CPPM. Cette carte est dotée d'une interface sérielle capables de transmettre jusqu'à 4x112Gb/s. Pour exploiter pleinement ce débit, les protocoles basés sur UDP sont souvent préférés.

Activité principale~:

Le/la stagiaire rejoindra l'équipe de développement du CPPM. Sa mission sera de mettre en œuvre une preuve de concept d'une pile de protocole 400GbE complète. La brique élémentaire est concentrée dans le transceiver FPGA F-tile FHT doté d'une IP pour supporter la couche physique. En premier lieu, le ou la stagiaire devra mener une recherche bibliographique détaillée sur la spécification IEE 802.3bs.

Profil recherché~:

Vous préparez un diplôme d'ingénieur dans le domaine de l'électronique, Systèmes Embarqués et/ou informatique. Les compétences suivantes seront appréciées, et une formation sur les outils utilisés sera fournie~:

• Maîtrise du langage VHDL/Verilog pour la conception FPGA~;

• Connaissance de l'architecture des protocoles réseau (Ethernet, UDP)~;

• Familiarité avec les outils de synthèse et de simulation FPGA (Quartus Prime, ModelSim)~;

• Une expérience avec les transceivers série à haut débit (SerDes) est un plus.

• Conception logicielle, langage Python (Polars, Pytest), C++

Contact : CV + lettre de motivation par email avec la référence du stage.

Le stage de 6 mois sera conventionné et rémunéré.

ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) est un projet international de réacteur à fusion nucléaire, situé en France, dont l'objectif est de démontrer la faisabilité scientifique et technique de la fusion nucléaire comme source d'énergie. Basé sur la fusion du deutérium et du tritium, ITER cherche à reproduire sur Terre les réactions qui se déroulent au cœur des étoiles. Il s'agit du plus grand projet de fusion jamais construit, rassemblant des partenaires du monde entier (UE, Russie, Japon, Chine, Inde, Corée du Sud et États-Unis).

Le système de diagnostiques XRCS (X-Ray Crystal Spectroscopy) d'ITER est un outil essentiel pour surveiller le plasma à très haute température. Il utilise la spectroscopie de rayons X pour mesurer la température et la vitesse de rotation du plasma.

Le laboratoire CPPM est engagé à réaliser un détecteur à rayons X répondant au cahier des charges du système de diagnostiques XRCS. La brique élémentaire du détecteur est un circuit intégré spécifique (ASIC) matriciel de plusieurs millions de transistors. Ce circuit opère comme un appareil photo à pixels, qui doit prendre une image de la détection des rayons X. Plusieurs contraintes de conception sont imposées sur l'électronique, comme la surface, la rapidité, la consommation et la précision.

Activité principale :

Le/la stagiaire va rejoindre l'équipe de développement du CPPM qui doit réaliser un premier prototype pour l'été 2026. Le circuit sera réalisé en technologie 65nm et contiendra des fonctions analogiques et digitales (comme un préamplificateur, un ADC, des DACs de control, un bandgap ou encore des fonctions numériques de contrôle, ou de lecture des données)

Dans un premier temps, le/la stagiaire doit mener une recherche bibliographique détaillée sur les détecteurs à pixels monolithiques et sur les fonctions générales. Ensuite, il lui sera proposé de participer à la conception du circuit prototype selon le cahier des charges fourni.

- Etude bibliographique sur les architectures de la fonction.

- Conception, simulation sous Cadence

- Dessin des masques (Layout)

- Simulation post-layout

Connaissances requises :

-Bonnes connaissances en conception de circuits intégrés en technologie CMOS

Contact : CV + lettre de motivation par email avec la référence du stage.

Le stage de 6 mois sera conventionné et rémunéré.

DEPHY est un projet de recherche et développement soutenu par l'institut IN2P3, qui vise à étudier les technologies nécessaires au développement de détecteurs à petits pixels pour les détecteurs de traces dans les futurs accélérateurs de particules et en particulier le FCC (Futur Circular Collider) au CERN. Parmi les objectifs, le projet se concentre sur la conception de circuits de lecture de pixels à haute résolution temporelle de l'ordre de quelques picosecondes, capables de fonctionner dans des environnements soumis à des rayonnements extrêmes.

Les difficultés sont diverses~: Les applications en physique des particules génèrent un flux de données très important et exigent un fonctionnement des détecteurs dans un environnement sévèrement radioactif. La dernière production d'ASIC «~Front-End~» est tolérante à une dose totale (TID) de 500~Mrad (5~MGray) représentant 5 ans d'exploitation.

Pour les applications où le temps est un facteur critique, la technologie CMOS 28~nm présente un intérêt particulier. Un premier ASIC prototype a été conçu au CPPM avec cette technologie et est en cours de tests et de caractérisation. Cet ASIC comprend différents sous-circuits permettant d'une part de caractériser une matrice de 400 pixels (taille~: 25×25~µm) et d'autre part de déterminer la tolérance de la technologie à la dose ionisante (TID) ainsi qu'aux effets des évènements singuliers (SEE).

Activité principale :

Les tests des ASIC's aboutissent à la validation des architectures proposées auprès des collaborations en place où les résultats sont présentés. Un banc de tests polyvalent est déployé actuellement au CPPM permettant à la fois de caractériser la partie analogique des pixels (Amplificateur de charge (BW, bruit…)) et de tester en irradiation, sur sites dédiés, certaines parties du circuit. La carte principale se veut compacte et portable. Elle comprend une électronique embarquée de type BeagleBone (OS Linux), communicant avec un FPGA (Altera-Cyclone III - programmation VHDL). Ce dernier gère les signaux nécessaires au fonctionnement de l'ASIC en test (DUT). Le contrôle-commande s'effectue au niveau de la carte BeagleBone en C++. D'autres paramètres tels que, la consommation, la température, les niveaux d'alimentation, sont enregistrés via un bus I2C. Ces éléments sont indispensables pour s'assurer du bon fonctionnement du DUT.

Le stage de 6 mois devra comporter plusieurs étapes~:

• Prise en main du banc de test.

• Maitrise, débogage des différentes fonctions du banc.

• Amélioration et finalisation de l'ensemble

• Possibilité de proposer une interface utilisateur de type Qt Python.

Connaissances requises :

Le(la) candidat(e) devra posséder :

• des bonnes bases en électronique

• des solides connaissances en programmation VHDL, C++, Qt Python.

Contact : CV + lettre de motivation par email avec la référence du stage.

Le stage de 6 mois sera conventionné et rémunéré.

The Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) is the next-generation, global project for ground-based, very-high-energy (VHE) gamma-ray astronomy [1]. Its first Large-Sized Telescope (LST-1) is currently undergoing commissioning at the Observatorio del Roque de los Muchachos in La Palma, Canary Islands [2].

The LST-1 camera utilizes 1,855 photomultiplier tubes (PMTs) that require precise calibration. The existing lstcam_calib package [3] provides Python scripts to process the calibration data. The resulting calibration coefficients are written to disk files, and the associated metadata is stored in a MongoDB database.

This project aims to create a user-friendly Graphical User Interface (GUI) for calibration experts. The GUI will streamline key tasks, including:

• Easily executing the scripts to generate calibration files.

• Enabling or disabling the output data following a data quality check.

• Ergonomically searching the MongoDB database via dedicated backend scripts.

The interface will feature simple menus, buttons, and text widgets designed to call the lstcam_calib scripts in the backend. Streamlit [4] is a suggested graphical package, but the student is free to propose other suitable solutions.

Student Deliverables and Benefits :

The successful candidate will:

• Join a collaborative team of experimental researchers within the LST/CTAO collaboration.

• Present their results in an international working group.

• Develop advanced Python software skills and potentially contribute to open-source analysis packages.

Prerequisites: Medium to high-level proficiency in the Python programming language is required.

[1] CTA Observatory: https://www.cta-observatory.org/

[2] LST-1 : https://doi.org/10.1051/0004-6361/202450059

[3] lstcam_calib : https://zenodo.org/records/15729582

[4] streamlit : https://streamlit.io/

Mise en place et paramétrage d'un écran dynamique

Le laboratoire vient de se doter d'un écran tactile destiné à l'affichage de posters ainsi qu'à la consultation d'une application web de présentation des expériences auxquelles il participe. Le stagiaire devra mettre en place une solution permettant d'activer la présentation des posters ou la navigation sur le site web de présentation.

Offre de stage de 6 mois pour ingénieur ou master 2

Euclid (http://www.euclid-ec.org) est une mission majeure de l'ESA. Ce télescope spatial dédié à la compréhension de l'Univers a été lancé en juillet 2023 et réalisera une cartographie de tout le ciel. D'une précision jamais atteinte auparavant, ces mesures des grandes structures de l'Univers lointain permettront de tester le modèle cosmologique et en particulier de questionner la nature de l'énergie noire. La cartographie sera obtenue grâce au spectrophotomètre NISP et les 16 détecteurs infrarouges de son plan focal dont le CPPM a réalisé la calibration au sol, étape fondamentale pour valider les performances de l'instrument.

Activité principale

Les détecteurs infrarouges d'Euclid ont été développés expressément pour la mission Euclid. À la pointe de la technologie, chacun est constitué d'une matrice de 2048 x 2048 pixels. Mise en évidence lors de la calibration des détecteurs au CPPM, la persistance s'avère déjà un vrai défi pour l'extraction des données de vol. Une meilleure compréhension de cet effet complexe est indispensable. Dans une première étape, nous nous sommes attachés à analyser les données de la calibration au sol. Nous avons ainsi pu mettre en évidence certaines dépendances -- en température, en amplitude du signal source, en longueur d'onde -- que nous voulons explorer plus finement. Nous nous préparons donc pour un nouveau cycle de tests dédiés à ces études fines de la persistance.

Aussi la ou le stagiaire interviendra dans le cadre de ces nouveaux tests. Elle ou il sera amenée à prendre en main le banc de test et participer aux acquisitions. Elle ou il s'intéressera aux données de test et cherchera à caractériser la persistance. Pour ces analyses, elle ou il pourra s'appuyer sur des codes python précédemment développés et cherchera à :

- Prendre en main et modifier les codes existants pour les nouveaux besoins d'analyse

- Extraire des données amplitude et constante de temps de la persistance

- Mettre en évidence les dépendances de la persistance.

La ou le stagiaire participera aux réunions d'équipe et sera amené à présenter ses travaux.

Connaissances et compétences requises

- Base solide en programmation en langage python

- Bonnes connaissances en traitement du signal et en physique du semi-conducteur

- Goût pour l'expérimentation

- Goût pour le travail en équipe

Le stage de 6 mois sera conventionné et rémunéré.

CONCEPTION D'UNE SPHERE BATTERIE avec changement de piles lithium