Projets Scientifiques au LPNHE-Paris · - de formation par la recherche dans les cursus...

Gregorio Bernardi / LPNHE-Paris

Total : 148 personnes + 28 stagiaires

EAOM 2016

Projets Scientifiques auLPNHE-Paris

Gregorio Bernardi


Plan

1. Présentation générale du laboratoire

2. Structuration et objectifs scientifiques• Activités Scientifiques et Techniques• Revue des activités au laboratoire

EAOM 2017 / 2


~100 Chercheurs, Enseignants-chercheurs, Doctorants (moitié permanents)• Chercheurs CNRS : 30 dont 12 DR et 5 DREM

• Enseignants-chercheurs : 27 (UPMC : 17 dont 6 PR et 1 PREM, UPD : 10 dont 2 PR et 2 PREM)• Postdocs, Chercheurs sous contrat, ATERs : 9• Doctorants : 20

~50 ITAs (dont 1 UPMC) répartis dans 5 services techniques et administratifs• Informatique : 10• Electronique et Instrumentation : 17• Mécanique : 8• Administration et Communication : 9 • Services généraux : 3 Total : ~150 + ~50 visiteurs et stagiaires/an

Développement de liens privilégiés avec l’APC et le LLR

LPNHE: Physique des particules, Astroparticules et Cosmologie

EAOM 2017 /


Enseignements : 24 enseignants-chercheurs (17 UPMC, 7 UPD)M2 Noyaux, Particules, Astroparticules et Cosmologie (UPMC, UPD, P11, INSTN)

7 enseignants + 3 responsables de spécialitéM2 CIMES (Capteurs, Instrumentation et Mesures) (UPMC, ESPCI) :

4 enseignants + 1 responsable de spécialité

M2 Ingénierie Nucléaire (UPMC) : 2 enseignants

M2 Ingénierie Physique des Energies (UPD) : 2 enseignants

M1 Physique Fondamentale (physique des particules, physique subatomique, encadrement dprojets de physique nucléaire, …) de UPMC et UPD

PHYTEM (UPMC, ENS Cachan) : UE Particules et Noyaux, UE Relativité, …

L1-L3 : nombreuses UE + coordinations

Formation par (et pour) la recherche : 50 C et E-C, 18 IR, …- Offre de stages conséquente et variée:

- Dans les cursus d’enseignement techniques (BTS, DUT, Ecole d’ingénieur)- de formation par la recherche dans les cursus universitaires de Licence (L2/L3)- de formation pour la recherche (futur doctorants): L3 phytem, M1 et M2

Environ 40 stagiaires par an pour des durées de 15 jours (stages L3 UPMC) à 6 mois

LPNHE: Enseignement / Formation

EAOM 2017 / 4


Quelques grands mystères de la physique des deux infinis

Le modèle standard de la physique des particules élémentaires marche incroyablement bien, mais pourquoi est-il si complexe ?

• Est-ce que le boson de Higgs est la seule particule scalaire fondamentale?

• Pourquoi vivons nous dans un monde de matière (et pas d’anti-matière)

• Qu’est ce que l’énergie noire?

• Quelle est la nature de la matière noire?

• Quelle est l’origine des rayons cosmiques?

Toutes ces questions ont été investiguées intensément du point de vue théorique, mais la communauté s’accorde pour penser qu’il nous faut

des avancées expérimentales majeures pour les comprendre

Le LPNHE a des équipes sur toutes ces questions(mais pas sur les ondes gravitationnelles ni sur le CMB)

EAOM 2017 / 5


Les deux infinis

6EAOM 2016 / 6

driven by a scalar field

Higgs?Matter

dominance in the Universe

& cosmicrays

Dark Matter:

EAOM 2017 / 6


Contexte expérimental / Installations Internationales

GRANDS ACCÉLÉRATEURS

CERN/LHC : ATLAS et LHCb

(SLAC et Fermilab :BaBar, D0)

TOKAI : T2K

GRANDS OBSERVATOIRES

Namibie : HESS

Argentine : Auger

Hawai, Chili : SN, CTA, LSST


MÉCANIQUEbureau d'études fabrication de prototypesmétrologiequalité

ELECTRONIQUEanalogiquenumérique traitement du signal

INFORMATIQUEacquisitionsimulationanalyse des donnéesgrille de calcul

SERVICES GENERAUX entretien, sécurité locauxaménagement locaux

Machine à pointes

Conception et construction de détecteurs

95 m2 de salles blanches 136 m2 salles serveurs 350 m2 de salles d’expériences : CTA (39 m2), HESS (72 m2), ATLAS (56 m2), SN (56 m2),

ILD/CALICE (39 m2), LSST (39 m2), …570 m2 de salles spécifiques aux services

+ Hall de Montage

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Installation d’une salle blanche modulaire abrite le prototype du carrousel /changeur de filtres du télescope LSST qui est en train d’être construit au Chili mise en service ~2019

Atelier de montage le futur

EAOM 2


Directeur : G. Bernardi

Directeur Adjoint : J. Bolmont

Assistante de Direction: M. Carlosse

MécaniqueD. Vincent

AdministrationE. Méphane

Sécurité : AP : J-M. Parraud, B. CantonPCR : J. Bolmont

Ressources HumainesM. Carlosse

Gestion FinancièreV. Criart

Communication DocumentationI. Cossin

Services TechniquesD. Vincent

InformatiqueF. Legrand

P. Warin-Charpentier

Services GénérauxB. Canton

Electronique et InstrumentationO. Le Dortz

Formation : C. BallandPartenariats & Valorisation : D. Vincent

(MIF)

CAO&CâblageEric Pierre

Services techniques

ELECTRONIQUEOlivier Le Dortz

Philippe BaillyPascal CoronaFrancesco CrescioliJacques DavidClaire JuramySonia KarkarHervé LebboloDavid MartinJean-Marc ParraudFrançois ToussenelAlain VallereauMaroua Garci(Said Jabli)Jean-Luc MeunierAlassane Samb

CAO&CâblageEric PierreMarc DhellotJulien Coridian

ADMINISTRATIONEvelyne Méphane

Thomas AudoOlivier DadounTrung HoVictor MendozaEduardo SepulvedaVincent VoisinAurelien Bailly-reyreLouis Gromb

INFORMATIQUEFrançois Legrand /

Patricia Warin-Charpentier

Gestion financièreVéronique CriartHager BaalouchiBernard CaracoSouad Rey

Gestion RHMagali CarlosseHager Baalouchi

CommunicationIsabelle CossinLaurence MarquetVera De Sa-Varanda

Bernard CantonWilliam CeriaGuillaume DaubardFilipe De MatosPatrick GhislainDidier LaporteYann OrainPhilippe Repain

Michael Roynel

MECANIQUEDaniel Vincent

SERVICES GENERAUXBernard Canton

Services Techniques

Chef de service / adjointChef de pôleITA CDDApprenti


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Ressources IT affectées aux projets et activités (en ETP) + projections

Les demandes indiquent une évolution vers une répartition plus équilibrée des ITA sur les projets

Revues semestriellesPlanification à 2 ans


Physique des particules : Masses et Interactions FondamentalesPhysique au LHC : ATLAS Physique au TeVatron : D0Etudes scientifiques et R&D : LHC-upgrade

ILD/CALICE

Physique des particules : Asymétrie Matière-Antimatière/SaveursPhysique du B, Violation de CP : LHCbPhysique des neutrinos : T2K, NA61 R&D WA105 DUNE ?Phénoménologie et Modélisation en Physique des Particules

COMET

Cosmologie : Energie noireEnergie noire et constante cosmologique : SNLS, SNF SSPEtudes scientifiques et développements : LSST, EUCLID, LensingOscillations Acoustiques Baryoniques : eBOSS DESI

Astroparticules : Rayonnement Cosmique et Matière NoireRayons cosmiques d’énergies extrêmes : AUGER, AUGER PrimeAstronomie γ des très hautes énergies : HESS, CTA

Recherche directe de Matiere Noire : DAMIC, DarkSide, XENON

Physique des particules, Cosmologie et Astroparticules

Nobel 2013

Nobel 2015

Nobel 2011


Directeur : G. Bernardi

Directeur Adjoint : J. Bolmont

Assistante de Direction: M. Carlosse

MécaniqueD. Vincent

AdministrationE. Méphane

Sécurité : AP : J-M. Parraud, B. CantonPCR : J. Bolmont

Equipes Scientifiques / PROJETS / Activités

Ressources HumainesM. Carlosse

Gestion FinancièreV. Criart

Communication DocumentationI. Cossin

Services TechniquesD. Vincent

InformatiqueF. Legrand

P. Warin-Charpentier

Services GénérauxB. Canton

Electronique et InstrumentationO. Le Dortz

LPNHE, Novembre 2016

Masses & Interactions Fondamentales ATLAS : G. Calderini

- ATLAS-Physique : G. MarchioriILD/CALICE : D. Lacour

Asymétrie Matière‐Antimatière (AMA)

LHCb : E. Ben-HaimT2K,NA61,WA105 : J. Dumarchez

Rayonnement Cosmique/Matière Noire (RCN) HESS : P. Vincent CTA : J-P. LenainDamic/Darkside/Xenon: A. Letessier-Selvon

Cosmologie et Energie Noire (CEN)

LSST : P.Antilogus- SSP / WtG : N. Regnault

DESI/eBOSS : J. GuyAutres Activités Scientifiques EN COURS (FINISSANTES):MIF: (D0) AMA: (BABAR), COMET, PMPPRCN: AUGER MEN: DSA,EUCLID,(SNF),(SNLS)

Formation : C. BallandPartenariats & Valorisation : D. Vincent

(MIF)

Membres des réunions de responsables scientifiques

CAO&CâblageEric Pierre


Chercheurs AssociésHubert KrivineYvette PonsPhilippe Schwemling

LSST/ SSP / WtG (SNF,SNLS)Pierre AntilogusPierre AstierEtienne BarreletSylvain BaumontMarc BetouleSébastien BongardDelphine HardinLaurent Le GuillouReynald PainNicolas RegnaultKyan SchahmanecheMatthieu RomanClare SaundersRémy Le BretonFrancois Hazenberg

DSAMichael Joyce

EUCLIDPierre Astier

DESI/eBOSSJulien GuyChristophe BallandLaurent Le GuillouHector Gil MarinVictoria Serret

LHCbEli Ben-HaimPierre BilloirMatthew CharlesLuigi Del BuonoVladimir GligorovFrancesco PolciArnaud RobertEmilie BertholetAndrea Mogini

(BABAR)Eli Ben-HaimJacques Chauveau

COMET / PMPPFrédéric KapustaMaurice BenayounWilfrid Da SilvaJean-Pierre DedonderBenoit Loiseau

SHiPJacques ChauveauFrançois Vannucci

T2K, NA61, WA105Jacques DumarchezBernard AndrieuClaudio GigantiJean-Michel LevyBoris PopovLuca Scotto LavinaSimon BienstockMatej Pavin

HESSPascal VincentJulien BolmontAgnieska JacholkowskaJean-Philippe LenainJean-Paul TavernetMatteo CerrutiDaniel KerszbergCédric Perennes

CTAJean-Philippe LenainJulien BolmontAgnieska JacholkowskaOlivier Martineau Jean-Paul TavernetPascal Vincent

AUGERAntoine Letessier-SelvonRomain Gaior

Matière Noire

DAMICAntoine Letessier-SelvonRomain GaiorJoao Da Rocha

DARKSIDESandro de CeccoClaudio GigantiAnyssa Navrer-Agasson

XENONLuca Scotto Lavina

Origine des Masses et Asymétrie Rayonnement Cosmique Cosmologie Interactions Fondamentales Matière Antimatière de Hautes Energies Energie Noire

ELECTRONIQUEOlivier Le Dortz

Philippe BaillyPascal CoronaFrancesco CrescioliJacques DavidClaire JuramySonia KarkarHervé LebboloDavid MartinJean-Marc ParraudFrançois ToussenelAlain VallereauMaroua Garci(Said Jabli)Jean-Luc MeunierAlassane Samb

CAO&CâblageEric PierreMarc DhellotJulien Coridian

ADMINISTRATIONEvelyne Méphane

Thomas AudoOlivier DadounTrung HoVictor MendozaEduardo SepulvedaVincent VoisinAurelien Bailly-reyreLouis Gromb

INFORMATIQUEFrançois Legrand /

Patricia Warin-Charpentier

Gestion financièreVéronique CriartHager BaalouchiBernard CaracoSouad Rey

Gestion RHMagali CarlosseHager Baalouchi

CommunicationIsabelle CossinLaurence MarquetVera De Sa-Varanda

Bernard CantonWilliam CeriaGuillaume DaubardFilipe De MatosPatrick GhislainDidier LaporteYann OrainPhilippe Repain

Michael Roynel

MECANIQUEDaniel Vincent

Equipes Scientifiques/Projets/Activités

Formation : C. BallandPartenariats, Valorisation: D. Vincent

Sécurité : AP : J.M. Parraud, B. CantonPCR : J. Bolmont

SERVICES GENERAUXBernard Canton

Directeur : Gregorio BernardiAssistante de direction : Magali Carlosse

Directeur adjointJulien Bolmont

DirecteurTechniqueDaniel Vincent

Services Techniques

Novembre 2016

ATLASGiovanni CalderiniTristan BeauGregorio BernardiMarco BombenFrédéric DerueSandro De CeccoMieczyslaw KrasnyDidier LacourBertrand LaforgeSandrine LaplaceBogdan MalaescuGiovanni MarchioriIrena Nikolic-AuditJosé OcarizMélissa RidelLydia RoosSophie Trincaz-DuvoidPaolo FrancavillaAli MirzaeiRenjie WangLouis D’EramoAudrey DucourthialRobert HankacheIlaria LuiseChangqiao LiAlvaro Lopez Solis Stefano ManzoniDilia Portillo

(D0)Gregorio Bernardi

ILD/CALICEDidier LacourJean-Eudes Augustin

Chercheur CDD Doctorant

Visiteur

Responsable scientifique de PROJET et/ou membre de la RSR Responsable scientifique d’ACTIVITE et membre de la RSE

ou d’(ACTIVITE finissante)

Resp. AdministrativeEvelyne Mephane

Chef de service / adjointChef de pôleITA CDDApprenti


Masses et Interactions fondamentales

ATLAS (18 permanents + 9 CDD + ~5 ‘ITA’) (CDD=thésard ou post-doc)Physique du Higgs (H mais aussi H bb au Run II (2 ANR) ). Et au delà du MSPhysique du Top, des jets. Implication dans photon-id et la reconstruction des jetsTravail sur la couche de microvertex (IBL) inséré en 2014, chip « Fastrack » pour 2015-17 Forte contribution pixel, électronique et mécanique pour les upgrade de phase IIGRIF-UPMC (grille de calcul, accessible a l’UPMC)

.

ILC (projet de collisionneur linéaire au Japon) (2 permanents + 2 ITA) implication R&D dans le calorimètre Calice, cohérente avec les autres labos de l’IN2P3.

Expérience du futur, dédiée à l’étude fine du secteur de Higgs et ses extensionsau delà du modèle standard, mais conditionnée par le financement Japonais

R&D réutilisable dans le nouveau projet de calorimètre vers l’avant d’ATLAS HGTD synergie entre Calice et ATLAS

Conseil scientifique le 3 Mai_

EAOM 2017 / 15


What do we know about the Higgs boson

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Physique étudiée par ATLAS - LPNHE• Etude des propriétés spin-parité du boson H(125) et Mesure des couplages

– Mesure du spin et de la parité du boson de Higgs dans le canal diphoton– Recherche pour l’observation des couplages du Higgs en bb, et la production ttH

• Recherche du H (SM) dans le canal Z + photon (+ résonance haute masse)– Recherche de la désintégration Zγ prédite par le MS, possible nouvelle physique

• Recherche de nouvelles résonances dans le canal diphoton– Recherche de nouvelle physique à haute masse diphoton

• Recherche de Susy (diphoton non résonant + MET)– Recherche d’un excès de diphoton en association avec neutralino(s) ou gravitino(s)

• Recherche de Matière Noire (MonoHiggs, diphoton résonant + MET, bb + MET)– Recherche de candidats DM produits par paire en association avec H(125)

• Mesure de la masse du quark top, section efficace de production ttbar– méthode des éléments de matrice,, méthode alternative J/psi, canal hadronique

• Physique avec les Jets (SM et BSM) :– section efficace jet et dijet 7, 8, 13 TeV 17


Asymétrie matière-antimatière

LHCb (5 permanents + 2CDD + ~1 ITA) Etudie la violation de CP

Physique B K* Désintégrations de Hadrons B sans charme. Implication dans la reconstruction des jetsImplication dans l’Upgrade 2019 (Tracker SciFi: simulation/ géométrie/algorithmique)

Très bon potentiel de physique, recherche de la violation de la saveur leptonique

Neutrinos (5 permanents + 3 CDD )Etudie la physique du neutrino (oscillations, violation de CP?)

T2K au Japon (mesure de theta_13) NA61 au CERN, mesures préparatoires (responsabilités) WA105 en préparation au CERN, démonstrateur gros détecteur à argon liquide

Choix de l’expérience finale (DUNE?) encore à faire; découvertes majeures attendues

EAOM 2017 / 18


Axes de recherche de LHCb - LPNHE

Les principaux axes de recherche dans le groupe

Désintégrations raresCes désintégrations sont des sondes de nouvelle physique. Des tensions avec les prédictions du MS existent à l’heure actuel, qui pointent vers la violation de la saveur leptonique, à confirmer.

Analyse angulaire de B0 K*μ+μ-Mesure du rapport R(K*) = BR(B0K*0μ+μ-)/BR(B0K*0e+e-). Recherche de violation de la saveur leptonique : B0K*0τ+μ-

B+K+e+μ-

Désintégrations hadroniques du b sans particules charméesProgramme qui vise la mesure des phase CKM β, βS et γ en présence de boucles

Physique du charme, modèle des quarks, l’angle CKM γ

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Gregorio Bernardi / LPNHE-Paris 20

Neutrinos et Recherche directe de Matière Noire

T2K

DUNE

Démarrage d’un pôle « matière noire » au LPNHE (DAMIC, DARKSIDE, XENON)


Equipe Neutrinos au LPNHEFUTURE: Approved T2K statistics (8x10^21 p.o.t.) can be accumulated by 2020Next generation long-baseline neutrino experiments (Hyper-K and DUNE) are expected to start around 2026T2K Phase II, if extended to 2026, could collect about 20x10^21 p.o.t.Neutrino beamline upgrade and analysis improvements (SK fiducial volume to add new event samples) could effectively add about 50% of statisticsReduction of systematic uncertainties would enhance sensitivity of CPV studies

Analyses de T2K au LPNHE:- sections efficaces dans le détecteur proche; - analyse d’oscillation combinée apparition et disparition (convener)

Reflexions sur upgrade du détecteur proche (TPCs)

Participation aux développements du soft de reconstruction de WA105 (reconstruction de trajectoires dans l’argon liquide dans le cadre de LArSoft, cadre général de DUNE)

Stratégie long terme APC-LLR-LPNHE sur les neutrinos pourrait être étudiée21


Résultats des Réunions scientifiques (2015-2016) ( 1 )

eBOSS (6/2015)(énergie noire, BAO)MOU signe’ 7/2015

DAMIC (7/2015)(matière noire légère)

SHiP (9/2015)(neutrinos lourds,matière noire)

EAOM 2017 / 22

Gregorio Bernardi / LPNHE-Paris 23

COMET (11/2015) Violation du nombre leptonique

DARKSIDE (10/2015)20 tonnes Argon Liquide Matière noire lourde

XENON (09/2016) Matière noire masseintermédiaire

GRAND: pas de soutien

Résultats des Réunions scientifiques (2015-2016) ( 2 )


Rayonnement Cosmique de Haute Energie

HESS – HESS2 – CTA (5 permanents,2 CDD, ~5 ITA)Physique des photons de très haute énergie

Contribution instrumentale majeure dans HESS et HESS-2 (Namibie)• R&D pour CTA : ANR NECTAr

Exploitation des données.: bien exploiter la nouvelle caméra HESSRecherche de signature de matière noire et de violation de l’invariance de LorentzAnalyse des sources astrophysiques et des mécanismes d’accélérationProjet ambitieux pour le futur (CTA) NECTArCamPotentiel de physique fondamentale, matiere noire, violation de l’inv. de Lorentz

AUGER – Easier (5 permanents, 3 CDD, ~1.5 ITA jusqu’en 2015Physique des rayons cosmiques de très haute énergieGrande contribution a l’expérience, technique et physiquePoursuite des analyses (anisotropie, composition)Développement/utilisation d’une amélioration « radio » (EASIER)

Grand impact du laboratoire sur l’expérience sur toute la phase I L’équipe a décidé de ne pas s’impliquer dans AUGER-prime

EAOM 2017 / 24


Energie Noire

« Equipe Supernova » (15 permanents, 6 CDD, ~9 ITA) réparti en 4 projets et DSAEtudie les supernovae (et d’autres sondes) pour comprendre l’evolution de l’UniversSCP/SNLS/SNF (4 / 2 / ~0) SSP

Reste quelques résultats importants à publier dans les mois qui viennent. Meilleure contrainte sur paramètre d’état w de l’énergie noire (précision <5%)

EUCLID (1 / 0 / ~0)Dans l’espace, démarrage 2020-22. accès a l’infrarouge.Complémentarité potentielle avec LSST, mais problème avec SN, se tourner vers le lensing?

LSST (8 / 2 / ~7)Projet phare et grand potentiel (> 2020). Développement des techniques de lensingTrès forte implication de l’équipe technique (électronique et mécanique)Compréhension fine de la réponse des CCDNouveau projet StarDice (calibration avec source de lumière imitant une étoile)

eBOSS/DESI (3 / 2 / ~3) Bonne intégration dans la collaboration eBOSS, même objectif pour le projet ambitieux DESIObjectif : Développer les techniques d’Oscillations acoustiques baryoniques Mesure de transmission des spectrographes sur banc à MarseilleSystème de calibration de DESI sur le télescope Mayall (Kitt Peak / Arizona)

LPNHE initiateur et contributeur majeur de cette ligne de recherche au CNRSEAOM 2017 / 25


Evolution des projets « cosmo »

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Supernovae Survey (SSP with Subaru & HSC)

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Comment faire cette recherche ?

• Plus de projets nécessitent plus de forces

• Les étudiants

• Les habilitations

• Les ITA et les demandes de postes

• Les chercheurs et les demandes de postes

• Les autres demandes de moyen

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Nombre de doctorants débutants leur thèse ( 2009 à 2016)

Amélioration de la situation en 2016, mais l’arrêt du labex pourrait nous faire régresser…

0

2

4

6

8

10

12

14

2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Nombre de doctorants

41 thèses soutenues ces cinq dernières

années!

EAOM 2017 / 29


ERC sur LHCb avec Vava Gligorov

• Obtenu bourse ERC – Consolidator de l’in2p3

4 étudiants en thèse, 4 post-doc (sur 5 ans) à partir de 2017

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Pistes pour le futur

• Le programme scientifique couvre maintenant l’essentiel de la physique fondamentale expérimentale des deux infinis (mais nous n’avons pas les forces de nous engager dans l’étude des ondes gravitationnelles, le CMB, et nous ne voulons pas développer une expertise satellite, qui est forte a l’APC)

• Le Démarrage d’un axe important matière noire est en train conduire a une petite réorganisation des équipes scientifiques du laboratoire.

• Le rééquilibrage du soutien technique sur les équipes scientifiques se poursuit et devrait conduire a des impacts encore plus significatifs dans les collaborations internationales.

• La mise en place d’une Fédération de recherche avec l’APC a l’UPD et le LLR a l’ école polytechnique, ouvrirait des perspectives de renforcement des projets déjà en cours, et de démarrage de nouveaux axes communs.

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