Etude systématique de la matière produite dans les collisions d'ions lourds à des énergies de quelques GeV/nucléon, en utilisant des sondes électromagnétiques. // Systematic study of matter produced in heavy-ion collisions at few GeV energy through electr

L'une des quatre interactions fondamentales de la nature est l'interaction forte, qui est décrite par la chromodynamique quantique (QCD). Elle est responsable de la composition des nucléons à partir des quarks et des gluons et de la génération d'une grande partie de leur masse, et (effectivement) de la structure des noyaux atomiques. Elle a joué un rôle important dans l'évolution précoce de l'Univers et des objets stellaires compacts comme les étoiles à neutrons.
La compréhension des propriétés de la matière dominée par l'interaction forte, telles que son équation d'état, son diagramme de phase et ses propriétés de transport comme la viscosité ou la conductivité électrique, est aujourd'hui un domaine d'étude actif. Les collisions de noyaux atomiques lourds à des énergies relativistes sont un outil pour réaliser de telles études en laboratoire, car elles permettent la formation de matière de QCD à des températures et des densités variables. Les informations sur la matière proviennent des particules produites lors de ces collisions et mesurées à l'aide de détecteurs de particules. Parmi ces particules, les photons virtuels qui se désintègrent en paires lepton-antilepton jouent un rôle particulier car ils sont produits à partir de la matière mais n'interagissent pas avec elle par la suite, de sorte qu'ils transportent des informations non perturbées sur ses propriétés.
Diverses installations expérimentales réalisent de telles études à différentes énergies de collision afin d'explorer le vaste paysage du diagramme de phase. Le spectromètre à diélectrons de grande acceptance (HADES), installé à GSI, à Darmstadt en Allemagne, se concentre sur des énergies de quelques GeV par nucléon, ce qui correspond à des températures modérées et à une densité nette de baryons élevée. Des résultats antérieurs [1] ont permis d'établir la matière hadronique dans de telles collisions comme une source thermalisée émettant un rayonnement semblable à celui d'un corps noir.
L'objectif de la thèse de doctorat proposée est d'étendre ces résultats en analysant les données collectées lors d'autres prises de données réalisées avec HADES en variant les énergies de collision et les espèces d'ions entrant en collision, afin de comprendre comment les propriétés de la matière changent en fonction des conditions. En analysant systématiquement les distributions de diverses quantités cinématiques (analyse multi-différentielle) et en les comparant aux prédictions des modèles théoriques, on peut obtenir des contraintes plus strictes pour notre compréhension de la QCD à haute densité nette baryonique.
La participation au projet signifiera également que vous rejoindrez une collaboration HADES vaste et vivante et que vous interagirez avec des scientifiques de nombreuses institutions dans plusieurs pays européens.
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One of nature's four fundamental interactions is the strong force, which is described by Quantum Chromodynamics (QCD). It is responsible for the composition of nucleons from quarks and gluons and the generation of much of their mass, and (effectively) for the structure of atomic nuclei. It played an important role in the early evolution of the Universe and compact stellar objects like neutron stars.
Understanding the properties of matter dominated by the strong force, such as its equation of state, phase diagram, and transport properties like viscosity or electrical conductivity, is nowadays an active area of study. Collisions of heavy atomic nuclei at relativistic energies are a tool for performing such studies in the laboratory, as they allow the formation of QCD matter at varying temperatures and densities. Information about matter is derived from particles produced during such collisions and measured with the help of particle detectors. Of these particles, virtual photons that decay into lepton-antilepton pairs play a special role because they are produced from the matter but later do not interact with it, so they carry undisturbed information about its properties.
Various experimental facilities perform such studies at different collision energies to explore the wide landscape of the phase diagram. The High Acceptance Di-Electron Spectrometer (HADES) installed at GSI, Darmstadt, focuses on energies of a few GeV per nucleon, which corresponds to moderate temperatures and high net baryon density. Previous results [1] allowed the establishment of hadronic matter under such collisions as a thermalized source emitting black body-like radiation.
The goal of the proposed PhD thesis is to extend these results by analyzing data collected in further HADES runs with changes to the collision energy and the species of colliding ions to understand how the properties of the matter change with conditions. By systematically analyzing distributions of various kinematical quantities (multi-differential analysis) under such changing conditions and comparing them with theoretical model predictions, one can put tighter constraints on our understanding of QCD at high net baryon density.
Participation in the project will also mean joining a large and lively HADES Collaboration and interacting with scientists from many institutions in several European countries.
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : http://hades.gsi.de/

Other public funding

Contrats ED : Programme blanc GS-Physique*Autre type de financement*Autres programmes français pour doctorants étrangers*Financement du CNRS*Programme Eiffel du ministère des affaires étrangères pour doctorants étrangers*Programme doctoral pour les cotutelles internationales de thèse (ADI)*Programme pour normalien ENS Paris-Saclay*Programmes de financements étrangers (hors CSC)*Programme doctoral 'Handicap' MESRI-UPSaclay

Université Paris-Saclay GS Physique

576 Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation

bonnes connaissances en physique nucléaire et physique des particules bon niveau pour la programmation en C++ goût du travail en collaboration
good knowledge of nuclear and particle physics Good programming level (C++) Skills for collaborative work