Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2024
Quotité de travail : Temps complet Description du sujet de thèse

CMB-S4 (stage 4) est un instrument terrestre de 4ème génération visant à observer le ciel polarisé et en particulier le CMB avec une sensibilité extrême. Pour atteindre cet objectif, l'expérience utilisera environ 500 000 détecteurs cryogéniques répartis sur 85 tubes optiques déployés sur plusieurs télescopes à petite (SAT) et grande (LAT) ouverture, qui fonctionneront depuis le Chili et l'Antarctique. Il s'agira de l'observatoire CMB le plus grand et le plus avancé jamais construit. Le CMB-S4 a récemment été classé comme la première priorité pour la prochaine décennie par le groupe américain de priorisation des projets de physique des particules (P5).
La chaîne de détection sera basée sur des réseaux de capteurs à bord de transition refroidis à 100mK et lus dans un schéma de multiplexage temporel utilisant des dispositifs d'interférence quantique supraconducteurs (SQUID). Cette chaîne de détection nécessite une électronique de lecture avancée et à faible bruit qui est en cours de conception. Dans le cadre de cet effort, l'équipe de l'APC, en collaboration avec Stanford et Berkeley, étudie l'électronique de lecture frontale chaude. Un circuit intégré à application spécifique (ASIC) développé dans le cadre d'un autre projet sera testé avec des détecteurs prototypes S4 avant de concevoir un ASIC spécifique pour le CMB-S4. Un prototype de cette chaîne de détection sera installé et testé à l'APC dans un réfrigérateur de dilution. Le/la doctorant(e) participera à cette phase de développement ainsi qu'aux caractérisations. L'activité de recherche sera menée dans le cadre d'une collaboration avec le SLAC sur la lecture frontale chaude du CMB S4, ainsi qu'avec le Berkeley Lab et l'UC Berkeley sur la chaîne de détection et l'instrument CMB S4. La modélisation de la chaîne de détection, y compris le système de lecture, sera également développée pour être intégrée dans le pipeline de simulation du CMB-S4 afin de vérifier les effets systématiques potentiels.

Contexte de travail

La caractérisation précise des fluctuations polarisées du fond diffus cosmologique 3K (CMB) apparaît aujourd'hui comme un défi scientifique majeur pour progresser dans la compréhension de l'Univers primordial. On pense que les modes B dits cosmologiques de la polarisation du CMB ont été générés par l'inflation dans l'Univers très précoce et qu'ils fourniraient des informations uniques sur l'origine de l'Univers et les lois fondamentales de la physique à très haute énergie. La faiblesse des signaux attendus, quelques nK pour le mode B, nécessite une chaîne de détection très sensible ainsi qu'une immunité extrême aux effets systématiques instrumentaux qui sont généralement plus élevés de quelques ordres de grandeur.

Contraintes et risques

Des déplacements en France ou à l'étranger sont à prévoir.
Aucun risque particulier.