L’étude de la production de paires de bosons de Higgs constitue un enjeu majeur de la physique du boson de Higgs au LHC, notamment dans la perspective de la phase de haute luminosité. Elle permet d’accéder directement à l’auto-couplage du boson de Higgs, mais également au couplage VVHH, qui constitue un paramètre important pour approfondir notre compréhension de la brisure de symétrie électrofaible. Ce couplage peut notamment être sondé avec une grande sensibilité dans les événements di-Higgs produits par fusion de bosons vecteurs (VBF), en particulier dans les régions cinématiques à haute masse du système HH.

L’exploitation de l’intégralité du jeu de données du Run 3, combinée aux développements récents des différentes analyses, permettra d’améliorer significativement la sensibilité à la production di-Higgs. La combinaison des différents états finaux étudiés par la collaboration ATLAS, notamment HH->bbtautau, HH->bbyy et HH->bbbb, pourrait ainsi conduire aux premières indications expérimentales de ce processus avec une sensibilité pouvant atteindre le niveau de trois déviations standard. Elle permettra également d’améliorer les contraintes sur les propriétés du secteur de Higgs et notamment sur les couplages impliqués dans la production de paires de bosons de Higgs.

La thèse comportera une contribution majeure à l’analyse du canal HH->bbtautau, avec un accent particulier sur les topologies boostées. Dans ces configurations, les produits de désintégration du boson de Higgs sont fortement collimatés, ce qui nécessite le développement et l’optimisation de techniques spécifiques de reconstruction et d’identification des objets. Ces événements sont particulièrement intéressants pour explorer les régions à haute masse m(HH) et sonder le couplage VVHH, généralement paramétré par le coefficient k(2V). Une attention particulière sera donc portée aux topologies VBF et aux régions cinématiques offrant la meilleure sensibilité à ce couplage. Les résultats de cette analyse contribueront à la combinaison des différents canaux étudiés par ATLAS, en exploitant leur complémentarité pour améliorer la sensibilité globale à la production HH et à k(2V).

Le détecteur ATLAS est idéalement conçu pour de telles études, avec une conception optimisée pour reconstruire et identifier la plupart des produits de désintégration des particules du Modèle Standard produits dans des processus rares impliquant des bosons de Higgs. Cette thèse comprendra également un volet consacré à l’optimisation des algorithmes utilisés pour identifier les jets issus de l’hadronisation des quarks (b), en vue de la phase de haute luminosité du LHC. Ces algorithmes jouent un rôle majeur dans de nombreux états finaux impliquant des quarks b, notamment dans les désintégrations des bosons de Higgs et des quarks top. Ce travail contribuera à préparer l’exploitation scientifique du nouveau détecteur interne d’ATLAS (ITk), actuellement en construction, notamment avec une contribution importante du CPPM, et dont la mise en service est prévue pour le démarrage du Run 4 à l’horizon de l’été 2030. Il permettra ainsi d’établir un lien direct entre l’exploitation des données du Run 3 et la préparation des futures analyses de physique du Higgs au HL-LHC.

Cette thèse s’inscrira au cœur d’un effort de recherche collaboratif impliquant plusieurs laboratoires français membres de la collaboration ATLAS au CERN. Elle bénéficiera de la forte expertise du groupe ATLAS du CPPM dans les domaines de l’identification des quarks b, de la reconstruction des objets dans les topologies boostées et des analyses de production de paires de bosons de Higgs. Le doctorant participera ainsi à la fois à une analyse de physique au premier plan au LHC et à la préparation des outils nécessaires à son exploitation future, en particulier dans le cadre de la mise en service du nouveau détecteur ITk.

Les candidatures devront inclure un CV, une lettre de motivation, les relevés de notes de la licence au master et les contacts de deux personnes pouvant fournir des lettres de recommandation.

[1] Transforming jet flavour tagging at ATLAS

https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/FTAG-2023-05/

[2] Expected Transformer-Network-based jet flavour tagging performance with the ATLAS Inner Tracker Detector at the High-Luminosity LHC

https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PUBNOTES/ATL-PHYS-PUB-2026-002/

[3] Improved analysis of non-resonant Higgs boson pair production in the final state with fb of data collected at = 13 TeV and 13.6 TeV with the ATLAS detector

https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGP-2024-37/

[4] Combination of ATLAS and CMS searches for Higgs boson pair production at (\sqrt{s}=13) TeV

https://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HIGP-2025-18/

The discovery of the Higgs boson by the ATLAS and CMS collaborations in 2012 completed the particle content of the Standard Model (SM). A fundamental question nevertheless remains open: the shape of the Higgs potential that drives electroweak symmetry breaking. In the SM, this shape is fixed by the Higgs boson self-coupling, which has never been measured. Its value determines the nature of the electroweak phase transition in the early Universe and the stability of the vacuum, and any deviation from the SM prediction would be a clear sign of new physics. At the LHC, the only direct way to measure the self-coupling is through the production of Higgs boson pairs (HH). This process is about a thousand times rarer than single Higgs production and has not yet been observed, which makes it one of the flagship goals of the LHC Run 3 and High-Luminosity programmes. The ATLAS group at CPPM has played a leading role in Higgs boson studies since the discovery and is now a major contributor to the ATLAS HH search.

This thesis will concentrate on the study of the production of two Higgs bosons decaying to a pair of photons and a pair or b-quarks (HH->bbyy). The detection of such process is a strong proof of the Higgs self coupling and the electroweak symmetry breaking as described by the standard model. The run 3 of the LHC, that ended in 2026, provides enough data to improve the discovery potential of such process. Several analysis techniques are also in development to further improve the signal extraction from the background. However, a combination of several channels of the decay of the produced Higgs bosons will be necessary to reach the evidence of the existence of this process.

The successful candidate will work within this ATLAS collaboration and with a team of four researchers and one PHD student at CPPM. He/She will contribute to all aspects of the analysis including the signal selection and extraction (with machine learning techniques), background estimation with the corresponding uncertainties, and finally the statistical analysis leading to the final results. The student will also work on combination with other channels and the interpretation of the physics results comparing them to the standard model and other new physics models.

The efficient identification of photons in the ATLAS detector is one of the main ingredient for the analysis described above. The candidate is expected to work on improving the photon identification in ATLAS. This work involves understanding the shower shapes that a photon leave in the Liquid Argon calorimeter as well as developing modern methods (based on neural networks) to identify photons and separate them from the background. The improvement of photon identification will target the existing run 3 data as well as the preparation for the run 4 of the High Luminosity LHC that will start in 2030.

Prior knowledge of programming language especially C++/root or python is an advantage but is not mandatory.

This thesis is expected to start in October 2026 (if funding is obtained).

La détermination de l’élément de matrice CKM $|V_{ub}|$ constitue un objectif majeur de la physique des saveurs et fournit un test important de la description des transitions de saveur des quarks dans le Modèle standard. En particulier, les désintégrations semi-leptoniques exclusives sans charme, telles que $B\to\pi\ell\nu$ et $B\to\rho\ell\nu$ , combinées aux calculs théoriques des facteurs de forme hadroniques correspondants, constituent une approche particulièrement intéressante pour sa détermination.

L’environnement cinématique propre des usines à mésons B offre des possibilités uniques pour réaliser ces mesures. À Belle et Belle II, la reconstruction du méson B compagnon impose de fortes contraintes sur la cinématique du côté signal et permet notamment de reconstruire le neutrino manquant. Les performances de l’algorithme de B-tagging jouent donc un rôle essentiel dans l’efficacité de sélection, le rejet du bruit de fond et la résolution cinématique des mesures de désintégrations semi-leptoniques des mésons B.

Ce projet de thèse vise à développer et exploiter des techniques avancées de B-tagging afin de réaliser une étude de précision des désintégrations semi-leptoniques sans charme des mésons B à partir des données de Belle et Belle II. L’analyse se concentrera notamment sur des canaux tels que$B\to\pi\ell\nu$ et $B\to\rho\ell\nu$ , avec la possibilité d’étendre le programme à d’autres modes exclusifs complémentaires. Le projet étudiera dans quelle mesure l’amélioration de l’efficacité du B-tagging et de la reconstruction cinématique peut accroître la sensibilité à ces désintégrations et réduire les principales incertitudes expérimentales.

La mesure comprendra les rapports d’embranchement ainsi que les distributions différentielles de désintégration. Elle permettra notamment d’accéder à la dépendance en $q^2$ des taux de désintégration et de confronter les résultats expérimentaux aux calculs théoriques les plus récents des facteurs de forme. L’objectif final sera d’obtenir une détermination précise de $|V_{ub}|$ , accompagnée d’une évaluation détaillée des incertitudes expérimentales et théoriques.

Le groupe Belle II du CPPM est activement impliqué dans le développement de techniques de B-tagging et dans l’étude des désintégrations semi-leptoniques des mésons B. Le groupe possède une expertise dans la reconstruction des événements, les analyses de physique des saveurs et l’exploitation des données de Belle II, offrant ainsi un environnement favorable au développement de ce programme. Ce projet permettra de contribuer au programme de physique de Belle II tout en développant des compétences dans les techniques avancées de reconstruction et dans la physique de précision des saveurs.

En combinant des techniques avancées de reconstruction des événements avec une mesure de précision des désintégrations semi-leptoniques sans charme des mésons B, ce projet contribuera à une détermination plus précise de $|V_{ub}|$ et à une meilleure compréhension de la matrice CKM ainsi qu’à des tests du Modèle standard.

A la fin des années 90, la mesure de la distance des Supernovae de type 1a (SN1a) et du décalage vers le rouge de leur 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 Transient 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 2027 avec ~3000 SN1a. Nous participons à la construction et la mise en place de l'observatoire Vera Rubin depuis des années et nous pourrons bientôt enfin travailler sur les données du LSST!

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 plusieurs 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 la thèse est de développer et perfectionner ce pipeline d’analyse pour mesurer le taux de croissance des structures. La totalité des 30000 SN1a de ZTF sera disponible pour faire l’analyse cosmologique finale de ce relevé.

La thèse coïncide aussi avec l'arrivée des premiers catalogues de SN1a de LSST.

D’autres aspects pourront s’ajouter à la thèse, comme l’étude de l’homogénéité de l’expansion, la calibration photométrique des données etc.

Il s’agit donc d’une thèse 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/2507.00157

La cosmologie de précision nécessite fondamentalement des millions de redshift de galaxies, obtenus soit par spectroscopie sans fente, soit par des relevés spectroscopiques multi-fibres à grande échelle. Bien que la spectroscopie sans fente ait l'avantage de fournir des spectres pour toutes les sources présentes dans le champ de vue dont le signal suffisant, elle est gravement affectée par la contamination en provenance des traces spectrales en provenances d'objets voisins qui se chevauchent les unes entre les autres. La spectroscopie multi-fibres, en revanche, cible des objets spécifiques, éliminant pratiquement la contamination. Cependant, elle nécessite des temps d'acquisition nettement plus longs pour accumuler suffisamment de spectre afin atteindre le niveau de statistique nécessaire à la cosmologie de précision. Parce que l'erreur statistique diminue avec la taille de l'échantillon, chaque génération d'instruments augmente son nombre de fibres et sa densité de fibres pour observer plus d'objets par exposition : SDSS (320 fibres), BOSS (1000), DESI (5000). Les spectrogaphes de nouvelle génération (MUST, Spec-S5, WST) poussent au delà de $2000$ fibres/deg² car augmenté la densité de multiplexage reste le seul moyen pratique d'atteindre la profondeur de relevé requise sans augmenter proportionnellement le temps d'observation.

Cependant, cette densification atteind des limites physique. Les ailes des fonction d'étalement des points de chaque fibre débordent sur les spectre voisin entraînant une contamination inter-fibres : le spectre mesuré dans chaque fibre devient un mélange linéaire de lumière provenant des fibres voisines. D'autre part, avec des relevés spectroscopiques qui sondent des galaxies de plus en plus faibles intensité pour atteindre des profondeurs plus élevés, les spectres des galaxies cibles se retrouvent fortement contaminé par le spectre des objet d'avant plan dont le flux est beaucoup plus élevé.

La cosmologie de génération IV nécessite des mesure de redshift non biaisées. Or, la collaboration DESI a montré qu'une contamination de $15\%$ biaise déjà la mesure du redshift au-delà du budget alloué – avec des taux d'échec de $2$ –$5\%$ pour les objets contaminés. À des niveau densités de fibres d'un relevé spectroscopique de génération V, la contamination inter-fibre doit être corrigée algorithmiquement, en résolvant un problème inverse mal posé dans lequel A est grand, mal conditionné, et variable en longueur d'onde, position dans le plan focal, et dans le temps. L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'impact de la contamination inter-fibres sur la mesure du redshift et des paramètres cosmologiques afin de développer des méthodes corrections.

PLAN DE RECHERCHE

La thèse caractérisera la contamination inter-fibres et son impact sur les mesure de redshift, puis évaluera les stratégies de correction, en quatre étapes :

1. Construire un modèle optique prédictif de la contamination inter-fibre à partir de simulations de raytracing (type Zemax), applicable à MUST.

2. Développer et comparer des algorithmes d'extraction (extraction optimale multi-fibres, pipeline d'extraction d'apprentissage automatique, inférence conjointe bayésienne/MCMC, ...) qui extrait des spectres propres à partir de données contaminées, en testant leur précision et leur coût calculatoir.

3. Tester et valider les algorithmes de correction sur des données simulées, puis sur des données réelles de l'instrument MUST.

4. Propager la contamination résiduelle à travers des catalogues de galaxies synthétiques pour quantifier son impact sur les contraintes cosmologiques.

IMPACT ATTENDU

Ce travail fournira la validation de la précision du redshift et le pipeline de correction requis pour que MUST atteigne ses objectifs cosmologiques. Au-delà de MUST, le candidat au doctorat acquerra une expertise approfondie en traitement des données spectroscopiques et en validation de la mesure du redshift directement applicable à tout relevé multi-fibres. À mesure que les spectrogaphes de nouvelle génération se tournent vers des densités de fibres toujours plus élevées, ces méthodes deviendront de plus en plus essentielles pour maintenir la qualité des données dans les instruments de plus en plus multiplexés.

ÉQUIPE D'ACCUEIL

Le doctorat sera supervisé par W. Gillard, qui dirige le groupe RENOIR au CPPM (Marseille). Le groupe comprend environ 34 personnes couvrant l'ensemble de la chaîne de la caractérisation des détecteurs et du développement instrumental à l'inférence cosmologique, avec des contributions à Euclid, DESI, Vera C. Rubin/LSST, ZTF et LISA. Cette thèse se situe à l'interface entre l'instrument et la cosmologie, précisément là où se le groupe possède une grande expertise. Du côté instrumental, le groupe RENOIR est engagé depuis 2014 avec le LAM, l'OHP et Bertin/Winlight, dans la construction des dix spectrogaphes de DESI et exploite maintenant les données DR1 et DR2 qu'ils ont produites ; il a également contribué à la construction de l'instrument NISP à bord du satellite Euclid, en assumant la responsabilité de son plan focal, de la caractérisation de ses détecteurs infrarouges et de sa calibration spectroscopique au sol. Du côté de l'analyse, W. Gillard est le scientifique responsable de l'instrument NISP d'Euclid, engagé dans la coordination de l'équipe opérationnelle des instruments d'Euclid et responsable de la qualité des données NISP et de sa calibration. Il est aussi PI du projet ANR DlSPERS, dédié au traitement par apprentissage automatique des images produites par des spectromètre sans fente – une problématique proche de celle abordé dans cette proposition de thèse. Le groupe est membre d'un consortium français se formant autour de MUST, et collabore avec Bertin/Winlight sur la caractérisation et la validation des premiers spectrogaphes MUST.

La constante de Hubble $H_0$ – une discordance de $\sim 5\sigma$ entre les mesures de l'univers primitif (CMB) et de l'univers actuel (supernovae/Céphéides) – représente l'une des anomalies les plus importantes de la cosmologie moderne. Résoudre cette tension nécessite des sondes indépendantes de $H_0$ . Les images fortements lentillés par les effets de lentilles gravitationnelles sur des objets transitoires fournissent précisément une telle sonde : la mesure des délais temporels entre les différentes images d'objet transitoires tel que les supernovae, permet de contraindre $H_0$ . Cette méthode est théoriquement immunisée contre les modèle cosmologique et offre une sensibilité à $H_0$ complémentaire.

Cependant, les sources transitoires qui se retrouve lentillées sont rares – seuls $\sim 20$ systèmes pour lesquels il existe des mesures de délai temporel sont actuellement connus – et leur exploitation reste limitée par (1) l'échantillonnage clairsemé des courbes de lumière, qui dégrade la précision du délai temporel ; (2) les dégénérescences dans la modélisation de masse de la lentille, qui se propagent dans les incertitudes de $H_0$ ; et (3) l'hétérogénéité de la calibration photométrique et de la caractérisation spectroscopique sur les données de suivi de diverses installations, biaisent l'inférence cosmologique.

L'avènement d'Euclid et du LSST transforme ce paysage. Euclid identifiera des millions de candidats fortement lentillés grâce à son imagerie de haute résolution ; LSST découvrira les objet transitoires en quasi-temps réel. Leur synergie permet la découverte entre 50 à 100 objet transitoires lentillés par an, principalement des SNIa. Un nombre suffisant pour atteindre des contraintes compétitives sur la mesure de $H_0$ et briser les dégénérescences. De plus, les supernovae de type Ia fournissent une échelle de luminosité absolue qui aide à atténuer les dégénérescences dans la modélisation de masse de la lentille. Un candidat au doctorat rejoindra le groupe de travail « Lensed-transiant » du Consortium Euclid ou il y développera l'infrastructure statistique et les outils de traitement pour convertir ce flux de découvertes en cosmologie de précision.

PLAN DE RECHERCHE

La thèse développera des méthodes pour extraire les contraintes cosmologiques – en particulier $H_0$ – d'échantillons hétérogènes de transitoires lentillé dans le cadre du Consortium Euclid. Le travail est structuré en quatre étapes :

1 Modélisation de masse de la lentille et atténuation de la dégénérescence : Construire un framework hiérarchique bayésien flexible pour la reconstruction de masse de la lentille qui intègre l'imagerie haute résolution d'Euclid et les redshift spectroscopiques pour réduire les dégénérescences. Quantifier comment la précision morphologique d'Euclid et les données spectroscopiques contraignent la géométrie des lentilles, et propager ces contraintes dans les incertitudes de $H_0$ .

2 Mesurer et calibrer le délai temporel photométrique : Développer des algorithmes robustes pour extraire les délais temporels précis de la photométrie multi-bande a partir des données de LSST, tenant compte de la variabilité intrinsèque de la source, de la microlentille, et des incertitudes de calibration photométrique sur les installations. Implémenter des stratégies de suivi adaptatif qui maximisent le rapport signal-bruit du délai temporel. Établir des protocoles de mesure photométriques standardisés (coordonnés via DESC/SLSC) pour minimiser les biais systématiques dans les ensembles de données multi-époque.

3 Inférence cosmologique à partir des populations observées : Construire un framework d'inférence cosmologique pour évaluer $H_0$ , les paramètres d'équation d'état $(w_0, w_a)$ , et la courbure spatiale. Tenir compte des effets de sélection et des biais dépendants du redshift. Quantifier la précision attendue de $H_0$ en fonction de la taille de l'échantillon et de la précision photométrique, et comparer les prévisions avec les autres sondes.

4 Validation et intégration dans le groupe de travail : Tester les méthodes sur les systèmes lensés existants (H1413+117, RXJ1131-1231, etc.), valider sur des courbes de lumière synthétiques à partir de simulations, et appliquer aux observations d'objet transitoire LSST coincident spatialement avec des objet des catalogues de lentilles d'Euclid au fur et à mesure de leur émergence.

IMPACT ATTENDU

Ce travail établira Euclid et le LSST comme contributeurs principaux à la résolution de la tension de $H_0$ , fournissant des mesures de précision de la constante de Hubble qui sont compétitives ou dépassent les méthodes existantes tout en restant indépendantes des modèles cosmologique. Le candidat au doctorat deviendra un membre central du groupe de travail au sein du Consortium Euclid, acquérant une expérience de leadership dans les relevés cosmologiques multi-institutionnels et contribuant directement aux objectifs scientifiques primaires d'Euclid et LSST.

Au-delà de $H_0$ , la cosmographie avec les objet transitoires lentillés contraint les propriétés de l'énergie noire, teste les théories de la gravité modifiée, et sonde les distributions de masse internes des galaxies – ouvrant des fenêtres complémentaires sur la physique fondamentale. L'expertise développée dans cette thèse s'applique largement au mesures cosmologiques réalisées avec d'autres sondes. Comme le LSST et les relevés futurs vont découvrir un grand nombre d'objets transitoires, l'infrastructure et les techniques développées ici deviendront des points de référence pour l'inférence cosmologique automatisée dans l'astrophysique des domaines temporels.

Le candidat au doctorat publiera des articles sur les contraintes de $H_0$ dans le cadre du Consortium Euclid, co-auteur des publications conjointes DESC/SLSC sur les transitoires, et contribuera aux logiciels open source pour le triage des transitoires et la modélisation cosmologique – les positionnant comme un expert de premier plan en analyse cosmologique temporelle avec des lentilles gravitationnelles.

ÉQUIPE D'ACCUEIL

Le doctorat sera supervisé par W. Gillard et D. Fouchez, tous deux membres des collaborations Euclid et Vera C. Rubin/LSST, au sein du groupe RENOIR au CPPM (Marseille). Le groupe comprend environ 34 personnes couvrant l'ensemble de la chaîne de la caractérisation des détecteurs à l'inférence cosmologique, avec des contributions à Euclid, LSST, DESI, ZTF et LISA. W. Gillard, qui dirige le groupe, est le responsable scientifique de l'instrument NISP d'Euclid : il participe aux activité de coordination de l'équipe opérationnelle des instruments d'Euclid et est responsable de la qualité des données NISP. D. Fouchez dirige les activités du groupe sur le LSST et siège au Conseil consultatif DESC.

La cosmologie avec les supernovae est l'une des activités principales du groupe RENOIR : le groupe a construit le changeur de filtres automatisé de la caméra LSST, finalisé l'étalonnage photométrique de ZTF – dont les données publiées en 2025 fournit le plus grand échantillon de supernovae de type Ia jamais observés – et développe des méthodes d'apprentissage automatique pour la détection, la classification et les mesures de redshift photométriques des supernovae, maintenant utilisées dans DESC.

ingt 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 a démarré le relevé Large Survey of Space and Time (Rubin/LSST) depuis le mois de Juin 2026. Rubin opère un télescope de 8,4 mètres équipé d'une caméra de 3,2 milliards de pixels, la plus puissante jamais construite.

Durant le relevé, la moitié du ciel sera observée 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.

Au cours de la thèse, nous proposons de participer à l'analyse des premières supernovae de Rubin/LSST.

L'étudiant.e aura en charge de poursuivre les développements des méthodes de deep learning pour la découverte et l'identification des supernovae et de les mettre en application sur les premières images.

Elle/Il participera ensuite aux premières analyses utilisant les supernovae qu'elle/il aura contribué à identifier.

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], et a proposé de nouvelles méthodes d'apprentissage profond pour améliorer la détection [5], l'identification photométrique des supernovas [3] et les redshifts photométriques [4].

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

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

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

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

[5] https://arxiv.org/abs/2607.05393