Recherche de matière noire sous forme d'axions avec un convertisseur magnétique radiofréquence // Search for axion dark matter with a radio-frequency magnetic converter

Le travail doctoral proposé consiste en la mise en œuvre et l’exploitation d’une expérience de recherche de matière noire sous forme d’axions. Ces particules hypothétiques sont motivées par une extension minimale du modèle standard, qui permet d’expliquer des coïncidences troublantes dans le secteur de l’interaction forte. L’expérience en question se situe sur le site du CEA à Saclay, elle met en œuvre des champs magnétiques intenses et un radiomètre cryogénique sensible à la dizaine de GHz. La phase 1 utilise des aimants permanents à température ambiante alors que la phase 2, en cours de construction, mettra en place des aimants supraconducteurs à haute température critique. Le.a candidat.e sélectionné.e prendra part aux prises de données et à l’analyse des données de la phase 1, mettra en œuvre des modélisations des bruits de fond et développera des algorithmes de reconnaissance de signaux. Les résultats sous forme de contraintes sur les paramètres de l’axion sont précieux pour la communauté et garantissent des publications à fort impact. En parallèle, il s’agira de préparer la phase 2 avec le montage, les réglages et l’exploitation de bancs de tests pour les supraconducteurs, de régler et caractériser le dispositif final et de procéder aux prises de données et aux analyses qui s’ensuivent.
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The proposed doctoral project involves the commissioning and operation of an experimental search for axion dark matter. These hypothetical particles are motivated by a minimal extension of the Standard Model that offers an explanation for intriguing coincidences in the strong-interaction sector.

The experiment is based at the CEA site in Saclay, France, and employs intense magnetic fields and a cryogenic radiometer sensitive to signals in the 10 GHz frequency range. Phase I uses permanent magnets operating at room temperature, while Phase II, currently under construction, will employ high-temperature superconducting magnets.

The successful candidate will participate in data-taking and data analysis for Phase I, develop models of background noise, and devise signal-recognition algorithms. The resulting constraints on axion parameter space will be of considerable value to the research community and are expected to lead to high-impact publications.

In parallel, the candidate will contribute to the preparation of Phase II, including the assembly, commissioning and operation of superconductivity test facilities. They will also be involved in the commissioning and characterisation of the final experimental apparatus, followed by data-taking and the analysis of the resulting data.
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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 des Particules
Laboratoire : Groupe Antares
Date de début souhaitée : 01-09-2027
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : Brun Pierre
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRFU/DPhP
URL : https://irfu.cea.fr/Pisp/pierre.brun/index.html
URL : https://irfu.cea.fr/dphp/index.php

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 des Particules

M2 de physique