Doctorant en Physique des Accélérateurs sur les Études du Halo du Faisceau pour le Projet Perle H/F - CNRS

La thèse proposée s'inscrit dans le domaine de la physique des accélérateurs. Il porte plus particulièrement sur la dynamique des faisceaux dans les accélérateurs linéaires à récupération d'énergie (ERL). Les ERL constituent un domaine émergent d'accélérateurs alliant la flexibilité et la haute qualité de faisceau des accélérateurs linéaires à l'efficacité des machines à recirculation. PERLE (Powerful Energy Recovery Linac for Experiments), actuellement en cours de conception à l'IJCLab dans le cadre de la collaboration internationale PERLE@Orsay, servira de démonstrateur pour cette technologie. Avec des paramètres allant jusqu'à 500 MeV d'énergie de faisceau et 20 mA de courant (soit une puissance de faisceau de 10 MW), PERLE offre une plateforme sans précédent pour l'exploration des phénomènes de dynamique de faisceau à courant élevé pertinents pour les futures installations telles que le LheC.
La thèse portera sur une étude détaillée de la formation du halo de faisceau et des stratégies de réduction pour PERLE, abordant des questions cruciales pour la stabilité et la sécurité de fonctionnement des ERL. À l'aide du logiciel de simulation BMAD, un outil open source de pointe de suivi de particules, le-la doctorant-e réalisera des simulations intégrales, comparera des modèles physiques et explorera des études de tolérance. Les thèmes de recherche spécifiques incluent : la collimation hors impulsion dans les sections de recombinaison et d'arc, l'influence des harmoniques magnétiques d'ordre supérieur, les erreurs d'alignement et les tolérances mécaniques, les effets de champ de sillage dans les aimants à combinaison de faisceaux, et les interactions faisceau-gaz qui déterminent les exigences de vide.
Au-delà de la contribution scientifique, l'objectif de la thèse est de développer et de valoriser l'expertise du doctorant en modélisation d'accélérateurs de pointe, lui permettant de diffuser les résultats dans des conférences et revues de premier plan, et de contribuer à la visibilité internationale de PERLE.
Références bibliographiques :
D. Angal-Kalinin PERL E. Powerful energy recovery linac for experiments. Conceptual design report, J. Phys. G 45, 065003 (2018), arXiv:1705.08783 [physics.acc-ph].
S. A. Bogacz et al., Beam dynamics driven design of powerful energy recovery linac for experiments, Phys. Rev. Accelerators and Beam 27, 031603 (2024)Contexte de travail
Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie est un laboratoire de physique des deux infinis sous tutelle du CNRS, de l'université Paris-Saclay et de l'université de Paris. Les thèmes de recherche du laboratoire sont la physique nucléaire, la physique des hautes énergies, les astroparticules et la cosmologie, la physique théorique, les accélérateurs et les détecteurs de particules ainsi que les recherches et développements techniques et applications associées pour l'énergie, la santé et l'environnement. La structure dispose de capacités techniques très importantes (environ 280 ingénieurs et techniciens) dans tous les grands domaines requis pour concevoir, mettre au point et en oeuvre les dispositifs expérimentaux nécessaires à son activité scientifique : mécanique, électronique, informatique, instrumentation, techniques d'accélération et des techniques de la biologie. La présence des infrastructures de recherche et des plateformes technologiques rassemblées sur le site du laboratoire constitue également un atout majeur.
Le pôle de Physique des Accélérateurs d'IJCLab représente 80% de la recherche au CNRS dans ce domaine. Il est constitué de 4 équipes de recherche, 2 services et une plateforme. L'équipe BIMP d'affectation est constitué de 22 personnes dont 13 permanents, 6 doctorants et de 3 post-doctorants, CDD et visiteur. Ses activités portent sur la recherche amont dans les accélérateurs. Les projets majeurs de l'équipe concernent FCC, ThomX, PERLE, MYRRHA, DESIR. Dans le cadre de PERLE, l'expertise sur la dynamique faisceau est totalement présente dans l'équipe BIMP d'accueil.
IJCLAB fonde sa politique de recrutement sur la promotion de l'égalité, de la diversité et de l'inclusion. Valeurs essentielles, elles permettent le développement professionnel des agents, véritables acteurs d'une réussite collective, mais également le développement du laboratoire lui-même.
Le-la doctorant-e sera étudiant-e inscrit à l'Université Paris-Saclay et rattaché-e à l'école doctorale Particules hadrons énergie et noyau : instrumentation, image, cosmos et simulation (PHENIICS).
Ce travail sera réalisé dans le cadre de la collaboration PERLE, en étroite collaboration avec des physiciens des accélérateurs, des concepteurs d'aimants et des spécialistes du vide. L'étudiant bénéficiera du soutien financier et matériel associé au projet PERLE, soutenu par le CNRS et des collaborations européennes et internationales.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Contraintes et risques
Le candidat retenu sera inscrit à un doctorat de l'école doctorale PHENIICS. Un détachement d'environ un mois au Japon est à prévoir. Des déplacements en France et Europe sont à prévoir pour des réunions du projet PERLE et les conférences du domaine.