Étude de l’écoulement elliptique des hadrons charmés dans les collisions ions lourds avec LHCb? // Elliptic Flow of Charmed Hadrons in Heavy-Ion Collisions at LHCb?

Le projet FLOALESCENCE s’inscrit dans le cadre de l’étude expérimentale de la matière de QCD et de la transition de phase entre plasma de quarks et de gluons (QGP) et matière hadronique.?Ce plasma, formé quelques microsecondes après le Big Bang, peut être recréé aujourd’hui dans les collisions plomb-plomb ultra-relativistes au Grand collisionneur de hadrons (LHC).
L’objectif du projet est de comprendre comment les quarks charmés se hadronisent lorsque le QGP se refroidit. Le doctorant travaillera au sein de l’expérience LHCb, un détecteur unique par sa couverture en rapidité avant, permettant d’explorer une région de l’espace des phases encore inexplorée.
Le travail consistera à mesurer pour la première fois à LHCb l’écoulement elliptique (v2) des baryons charmés (?c+) et des mésons (D0), afin de tester les modèles de coalescence et de caractériser le degré de thermalisation des quarks charmés dans le milieu QGP.

Objectifs et missions:
- Extraire et analyser les signaux ?c+ et D0 dans les nouvelles données Pb–Pb enregistrées par LHCb (2024–2025).
- Développer et appliquer une méthode d’analyse innovante de l’écoulement elliptique, fondée sur la reformulation de la méthode des Zéros de Lee–Yang.
- Mettre en place une métrique de multiplicité d’événement pour relier les observables de flux à la densité d’énergie du système.
- Comparer les résultats aux prédictions théoriques et aux mesures des autres expériences du LHC (ALICE, CMS).
Rédiger des publications scientifiques et présenter les résultats lors de conférences internationales.


Le/la doctorant.e acquerra :
- Une maîtrise avancée des outils d’analyse de données du LHCb (ROOT, Python, C++), y compris les techniques de classification par apprentissage automatique.
- Une expertise en physique des hautes énergies et en QCD, notamment sur les propriétés du plasma de quarks et de gluons et les phénomènes collectifs.
- Des compétences en analyse statistique et traitement de grands volumes de données.
- Une solide expérience du travail collaboratif international (au sein de la collaboration LHCb).
- Une formation polyvalente valorisable tant dans la recherche académique que dans les domaines de la data science, de l’ingénierie ou de la modélisation physique.
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The FLOALESCENCE project explores one of the most fundamental questions in Quantum Chromodynamics (QCD): how quarks and gluons transition from a deconfined Quark–Gluon Plasma (QGP) into ordinary hadrons.?This transition, called hadronization, occurred microseconds after the Big Bang and can be recreated today in ultra-relativistic lead–lead collisions at CERN’s Large Hadron Collider (LHC).
The PhD will focus on charm quarks—excellent probes of the QGP because they are produced early in the collision and interact throughout its evolution. Using the LHCb detector, uniquely sensitive in the forward rapidity region, the project aims to measure the elliptic flow (v2) of charmed baryons (?c+) and mesons (D0) in Pb–Pb collisions.?The goal is to test whether these heavy quarks thermalize and hadronize through a coalescence mechanism, a key feature of QGP dynamics.

Objectives and tasks:
- Extract and analyze ?c+ and D0 signals in newly collected 2024–2025 Pb–Pb datasets at LHCb.
- Implement a novel flow analysis method (based on the reformulated Lee–Yang Zeros approach) for the first time at LHCb.
- Develop an event-by-event multiplicity metric to correlate flow with system energy density.
- Compare results to theoretical models and cross-check with measurements at central rapidity (ALICE).
- Publish results and present findings at international conferences.


The successful candidate will:
- Develop advanced data-analysis expertise with CERN’s LHCb software framework, ROOT, and machine learning–based signal extraction.
- Gain in-depth knowledge of QCD and relativistic heavy-ion physics, especially QGP properties and collective phenomena.
- Learn modern statistical methods for flow analysis and uncertainty estimation.
- Acquire collaborative and communication skills within a major international experiment (LHCb), including presentations in collaboration meetings and conferences.
- Build strong experience in scientific computing, big-data handling, and detector physics, valuable for both academic and industry careers.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Service de Physique Nucléaire
Laboratoire : Laboratoire plasma de quarks et gluons (LQGP)
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : OLLITRAULT Jean-Yves
Organisme : CNRS-URA 2306
Laboratoire : DSM - Institut de Physique Théorique
URL : https://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_groupe.php?id_groupe=500

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Service de Physique Nucléaire

Master en physique des particules