Recherche d’axions dans l’expérience SuperDAWA avec aimants supraconducteurs et radiométrie hyperfréquence // Axion searches in the SuperDAWA experiment with superconducting magnets and microwave radiometry

Les axions sont des particules hypothétiques qui pourraient à la fois expliquer un problème fondamental de la physique des interactions fortes (la conservation de la symétrie CP en QCD) et constituer une part importante de la matière noire. Leur détection directe représente donc un enjeu majeur en physique fondamentale et en cosmologie.

L’expérience SuperDAWA, en cours de construction au CEA Saclay, repose sur l’utilisation d’aimants supraconducteurs et d’un radiomètre hyperfréquence placé dans un cryostat cryogénique. Ce dispositif permettra de convertir des axions potentiels en ondes radio mesurables, dont la fréquence est directement liée à leur masse.

Le travail de thèse proposé se partagera entre modélisation numérique et participation à l’expérience. L’étudiant·e développera un modèle complet intégrant les champs magnétiques, la propagation du signal radio et la réponse de l’électronique, avec une validation progressive par des mesures réelles. Une fois l’expérience opérationnelle, le·la doctorant·e participera aux campagnes de prises de données et à leur analyse.

Ce projet offrira l’opportunité unique de contribuer à une expérience de pointe en physique expérimentale, avec des retombées directes sur la recherche mondiale de matière noire.
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Axions are hypothetical particles that could both explain a fundamental problem in strong interactions (the conservation of CP symmetry in QCD) and account for a significant fraction of dark matter. Their direct detection is therefore a key challenge in both particle physics and cosmology.

The SuperDAWA experiment, currently under construction at CEA Saclay, uses superconducting magnets and a microwave radiometer placed inside a cryogenic cryostat. This setup aims to convert potential axions into measurable radio waves, with frequencies directly linked to the axion mass.

The proposed PhD will combine numerical modeling with hands-on experimental work. The student will develop a detailed model of the experiment, including magnetic fields, radio signal propagation, and detector electronics, validated step by step with real measurements. Once the experiment is running, the PhD candidate will participate in data-taking campaigns and their analysis.

This project provides a unique opportunity to contribute to a state-of-the-art experiment in experimental physics, with direct implications for the global search for dark matter.
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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 Cosmologie (GCOSMO)
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : SAVALLE Etienne
Organisme : CEA/DRF/IRFU/DPhP
Laboratoire : DRF/IRFU/DPhP

Financement public/privé

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

Master’s degree (M2) in high-energy physics, astrophysics, theoretical physics, or instrumentation