Stages M2


DarkSide
Recherche directe de Matière Noire avec le détecteur DarkSide-20k
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Responsable :
Fabrice Hubaut - 04 91 82 72 51 - hubaut@in2p3.fr
Description :

La matière noire est une des grandes énigmes actuelles de la physique fondamentale. En effet, sa contribution 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 pourtant dans les théories au-delà du MS : c'est le cas du WIMP (Weakly Interactive 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.


Si la masse du WIMP est O(100) GeV, il a une densité compatible avec les observations cosmologiques. Les expériences recherchant la matière noire utilisent ainsi le halo de notre galaxie comme source potentielle de WIMPs. Depuis 2010, la technologie de détection la plus performante repose sur la mesure de la lumière de scintillation émise lors de la diffusion d'un WIMP sur un atome de liquide noble - argon ou xénon. L'expérience DarkSide-20k, située à 2 km sous terre au laboratoire du Gran Sasso en Italie, est la deuxième génération de détecteurs à argon liquide. Elle utilisera une cuve remplie de 50 tonnes d'argon, lui permettant d'avoir l'une des meilleures capacités de découverte des WIMPs au niveau mondial.


La prise de données devrait commencer en 2023. La phase actuelle est consacrée à la réalisation et l'exploitation d'un prototype, de taille réduite par rapport au détecteur final, mais contenant la technologie qui sera utilisée pour DarkSide-20k. Ce stage propose de participer à l'analyse des données de ce prototype, étape essentielle pour valider les concepts utilisés pour le détecteur final.


Quelques évènements seulement étant attendus par an et par tonne d'argon liquide, une réduction drastique du bruit de fond et une très bonne connaissance du signal obtenu sont cruciales. Cela peut être obtenu grâce à des sources radioactives imitant le signal et le bruit de fond. Dans ce cadre, l'analyse des données du prototype, dont la prise de données est actuellement en cours au CERN à Genève, permettra de mieux préciser les contours du détecteur final et à l'étudiant(e) de se familiariser avec les problématiques de recherche rencontrées par l'expérience. En outre, la circulation des sources radioactives autour de DarkSide-20k est également en préparation au CPPM et l'étudiant(e) pourra participer à la réalisation d'une maquette permettant de finaliser la conception du détecteur final.


Mots clefs :
Physique des particules
Code :
M2-1920-DS-01

Stages M1


Renoir
Title: Fractality of the Large Scale Structures
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Responsable :
Ntelis Pierros - 0033 7 82 34 34 39, 0033 4 91 82 76 88 - pntelis@cppm.in2p3.fr
Description :

In the era of Stage IV, experiments the sky will be more revealing than ever. The main pillars of modern cosmology is the Cosmological Principle and the theory General of Relativity, our best description of gravity, to date. The best phenomenological model is named LCDM where L stands for the unknown Dark Energy component of the Universe responsible for the primordial and late time acceleration of the Universe, while LCDM stands for Cold Dark Matter, which is another unknown component that fills, up to 80% of the total matter of the universe to date, 2019. In order to test this theory, we will develop a new approach to study the large scale structures through the Fractal Dimension. This Fractal Dimension describes the self-similar behaviour of galaxy samples.


This projects has two aims. The first aim is to deepen the understanding of the student on cosmological models. The second aim is to give the student the necessary skills in observational cosmology and the large scale structure science.


References:


Cosmological implications of baryon acoustic oscillation (BAO) measurements https://arxiv.org/abs/1411.1074


A 14h?3Gpc3 study of cosmic homogeneity using BOSS DR12 quasar sample https://arxiv.org/abs/1602.09010


SLOAN DIGITAL SKY SURVEY IV: MAPPING THE MILKY WAY, NEARBY GALAXIES, AND THE DISTANT UNIVERSE, https://arxiv.org/abs/1703.00052


Exploring Cosmic homogeneity with DR12 BOSS galaxy sample https://arxiv.org/abs/1702.02159


The scale of homogeneity as a standard Ruler https://arxiv.org/abs/1810.09362


Cosmological constraints from cosmic homogeneity https://arxiv.org/abs/1904.06135


Mots clefs :
Cosmologie observationnelle
Code :
M1-1920-RE-01
Precise Diagnostics from Large Scale Structure Surveys
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Responsable :
Pierros Ntelis - 0033 7 82 34 34 39, 0033 4 91 82 76 88 - pntelis@cppm.in2p3.fr
Description :

In the era of stage IV, experiments the sky will be more revealing than ever. The main pillars of modern cosmology is the Cosmological Principle and the theory General of Relativity, our best description of gravity, to date. The best phenomenological model is named LCDM where L stands for the unknown Dark Energy component of the Universe responsible for the primordial and late time acceleration of the Universe, while LCDM stands for Cold Dark Matter, which is another unknown component that fills, up to 80% of the total matter of the universe to date, 2019. In order to test this theory, we take advantage of the primordial plasma that produced Baryon Acoustic Oscillations in the early universe. These oscillations evolved in time and they are still imprinted on the large scale structures in the late universe.


This projects has two aims. The first aim is to deepen the understanding of the student on cosmological models. The second aim is to give the student the necessary skills in observational cosmology and large scale structure surveys.


References:


Cosmological implications of baryon acoustic oscillation (BAO) measurements https://arxiv.org/abs/1411.1074


SLOAN DIGITAL SKY SURVEY IV: MAPPING THE MILKY WAY, NEARBY GALAXIES, AND THE DISTANT UNIVERSE, https://arxiv.org/abs/1703.00052


Mots clefs :
Cosmologie observationnelle
Code :
M1-1920-RE-02

Stages Techniques


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