PhD thesis on heterogeneous computing for the HL-LHC and top quark and Higgs boson physics with CMS at the LHC(M/ F)

Informations générales

Intitulé de l'offre : Thèse de doctorat sur la physique du quark top et du boson de Higgs avec CMS au LHC et calcul hétérogène pour le HL-LHC (H/F)
Référence : UAR6402-CHRDUR-167
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : VILLEURBANNE
Date de publication : mercredi 2 octobre 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 janvier 2025
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2135 euros brut mensuel
Section(s) CN : Interactions, particules, noyaux du laboratoire au cosmos

Description du sujet de thèse

L'équipe CCLab du Centre de Calcul de l'IN2P3 (CC-IN2P3) et le groupe CMS de l'Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I) lancent un appel à candidature pour un poste de doctorant en physique des particules. Le sujet de la thèse porte sur deux thématiques : d'une part, l'analyse de données de l'expérience CMS au LHC dans le secteur top-Higgs, et d'autre part, le développement du logiciel de reconstruction de CMS basé sur une architecture de calcul hétérogène.
L'expérience CMS est un détecteur polyvalent installé sur l'anneau du collisionneur proton-proton, le Large Hadron Collider (LHC), au CERN. Il a un vaste programme de physique qui va de l'étude du modèle standard (y compris le boson de Higgs) à la recherche de dimensions supplémentaires et de particules qui pourraient constituer la matière noire. En 2022, CMS a redémarré la prise de données avec le début du Run 3 du LHC. Les données du Run 3, qui seront collectées jusqu'à la fin de 2025, constitueront la base de l'analyse de la thèse.
Le candidat retenu jouera un rôle actif dans l'analyse de la mesure de l'état final ttH multilepton. L'objectif est de rechercher la violation de CP dans le couplage de Yukawa du quark top au boson de Higgs, pour contribuer à la compréhension de l'asymétrie entre matière et antimatière observée dans l'univers.
Parallèlement à l'analyse physique, le doctorant travaillera avec l'équipe du CCLab sur le développement du logiciel de CMS pour la reconstruction offline des données. Il s'agit de réécrire les algorithmes de manière à ce qu'ils puissent être exécutés sur des plateformes hétérogènes, c'est-à-dire un système où un processeur traditionnel (CPU) se combine avec un accélérateur de calcul (ex: un GPU). Le doctorant acquerra donc de l'expérience dans l'écriture et le développement d'algorithmes pour le calcul parallèle qui seront de la plus haute importance pour le HL-LHC : l'un des objectifs essentiels de CMS est que 80 % du logiciel de reconstruction fonctionne sur des architectures hétérogènes avant le Run 5. Le candidat retenu développera les algorithmes pour la reconstruction du détecteur tracker et du système de muons, en explorant notamment les possibilités d'étendre cette approche à d'autres géométries de détecteurs et d'expériences.

Contexte de travail

Le Centre de Calcul de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (CC-IN2P3) est une unité d'appui et de recherche du CNRS. Il participe à une cinquantaine d'expériences d'envergure internationale et tient une place prépondérante auprès des grandes expériences de physique dont il gère les données. Il est notamment l'un des quatorze principaux centres internationaux de traitement de données générées par les expériences installées sur l'accélérateur LHC au CERN. Il fournit également des ressources informatiques à l'expérience VIRGO sur les ondes gravitationnelles. Les prochains défis que le CC-IN2P3 devra relever concernent notamment le traitement de plusieurs données : celles du projet futur High Luminosity LHC au CERN, celles du nouvel accélérateur de particules SPIRAL 2 au GANIL, et celles du détecteur BELLE II au Japon. À cela s'ajoutent des projets de physiques des astroparticules prometteurs, comme celui du futur télescope LSST, ou encore le satellite européen EUCLID.

L'Institut de Physique des 2 Infinis (IP2I) est une unité mixte de recherche (UMR 5822) du CNRS/IN2P3 et de l'Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL). L'IP2I est un membre fondateur de CMS et a eu un rôle clé dans le développement, l'installation et la mise en service du calorimètre électromagnétique et du trajectographe. Le groupe a aussi fait d'importantes contributions dans les domaines de la physique du quark top (mesure de la masse du top, recherche de résonances top-antitop, recherche de «vector-like» tops et de brisure de l'invariance de Lorentz…), et dans le domaine des recherches et mesures du boson de Higgs (canal de désintégration en deux photons, HH, couplage top-Higgs). De plus, le groupe a d'importantes responsabilités dans l'effort d'amélioration de CMS pour le HL-LHC (futur trajectographe externe et muon RPC améliorés).

Informations complémentaires

Le poste est financé par le CNRS-IN2P3 pour une durée de trois ans. Le candidat retenu sera inscrit à l'école doctorale "Physique et Astrophysique" (ED-HAST) de l'Université de Lyon, et se rendra régulièrement au CERN.

Les candidats doivent être titulaires d'un master en physique ou sur le point de l'obtenir. Une bonne connaissance de la physique des particules, des méthodes mathématiques d'analyse des données et de la programmation informatique est requise.

Les candidatures doivent comprendre une lettre de motivation (une page), un CV (deux pages maximum), deux lettres de recommandation et, si elles sont déjà disponibles, les notes (préliminaires) du Master.

La lettre de motivation, le CV et les notes doivent être déposés sur le portail emploi du CNRS. Les lettres de référence doivent être envoyées à Adriano Di Florio et avant la date limite de candidature. La nomination débutera le 1er Octobre 2024.