Projets 2021

En 2020, un Appel d'Offres pour des projets dits émergents a été lancé. Le but de cet appel était de valoriser l'audace et la prise de risque en privilégiant les projets ouvrant vers de nouvelles activités, de nouvelles applications, des preuves de concept...

9 projets ont été retenus : cliquez sur les titres des propositions pour faire apparaître les résumés.

 
Les Roman Pots font partie intégrante du système de détection du futur Electron-Ion Collider (EIC). Pour atteindre une excellente résolution en temps (30-40 ps) et pouvoir les placer très près du faisceau, des capteurs novateurs dits LGAD (Low Gain Avalanche Diodes) couplés AC sont en cours d'étude à Brookhaven National Lab (USA). Par ailleurs, une taille de pixel de 0.5×0.5 mm2 est nécessaire pour garantir une résolution de 10 MeV/c dans la mesure de l'impulsion transverse des particules. Des LGAD, couplés DC, sont actuellement utilisés dans le projet HGTD de ATLAS avec des pixels de 1.3×1.3 mm2 et un ASIC en partie développé par OMEGA. Le projet permettra de réaliser et tester un prototype d'un ASIC de lecture en utilisant la partie préamplificateur/discriminateur développée par OMEGA et un TDC développé par l'Irfu/DEDIP de façon à avoir la maîtrise complète de cet ASIC. Avec une capacité de pixel 7 fois plus petite, le préamplificateur doit être ré-optimisé en prenant en compte la nécessité d'une faible dissipation. Le TDC nécessite une adaptation aux caractéristiques d'EIC en termes de dynamique et précision. En outre, la taille plus petite du pixel entraînera probablement une simplification de la partie numérique utilisée dans ATLAS.
 

Dans le cadre du projet cible fixe dans l'expérience ALICE au LHC, les porteurs du projet proposent de réaliser un prototype de système de cible solide, d'effectuer des tests faisceaux au SPS, ainsi que d'étudier l'impact de la cible solide sur l'impédance des faisceaux du LHC. Le prototype et les tests au SPS permettront de valider l'implémentation proposée au LHC avec une cible solide rétractable et un cristal courbé en amont de l'expérience afin de dévier le halo du faisceau sur la cible solide. Les études d'impédance des faisceaux du LHC permettront d'optimiser le système de cible solide.

 
Les cavités radio fréquences supraconductrices (SRF) en niobium (Nb) massif ont été développées par quelques laboratoires de par le monde pendant les 50 dernières années et sont maintenant la technologie de choix pour les accélérateurs actuels et futurs. L'augmentation des performances RF de ces cavités et la réduction des coûts de fabrication et d'opération posent de véritables défis technologiques. Fort heureusement, de nouveaux matériaux, structures multicouches et techniques de refroidissements offrent de véritables opportunités technologiques qui permettront de réduire significativement les coûts cryogéniques tout en augmentant les performances. Ce projet propose de développer et de caractériser de nouveaux alliages et structures de cavité avec circuit de refroidissement intégré par impression 3D. Ces structures serviront de "substrat" pour le dépôt de films supraconducteurs. Le but de ce projet est de produire une cavité elliptique 3,9 GHz comme preuve de faisabilité technologique. A plus long terme, le but est de démontrer le fonctionnement d'une cavité supraconductrice à 4,2 K utilisant cette technologie et refroidie avec un cryo-générateur. 
 
Le projet FlarePredict s'attaque à la problématique complexe de la prévision des éruptions solaires les plus intenses. En effet, depuis plus d'une décennie, de nombreux efforts ont été consentis en physique solaire pour tenter de prédire ces éruptions, qui sont la source des phénomènes les plus intense de la météorologie spatiale, et impactent ainsi fortement notre environnement géospatial. En 2016, une étude systématique a montré que pour les éruptions les plus intenses, aucune méthode actuelle ne permet de prédire au-delà de leur simple statistique. Dans ce projet, sera développé une approche radicalement nouvelle, mêlant modèles statistiques, assimilation de données, et apprentissage profond pour tenter de prédire ces éruptions et sortir de l'impasse actuelle. Un démonstrateur de cette méthode, développé avec des collègues canadiens, montre de premiers résultats très encourageants et nous pousse à continuer aujourd'hui dans cette voie.
 
Par une première thèse co-financée par le LabEx P2IO, nous avons débuté l'exploration de l'utilisation de thermomètres TES à haute résistivité comme éléments sensibles de détecteurs X spatiaux, de manière à ouvrir la voie vers des matrices plus sensibles et plus pixélisées. Cette thèse a constitué un vif encouragement à poursuivre les développements, afin d'atteindre un nouveau stade de démonstration. C'est 'objectif de ce projet, qui s'inscrit dans le cadre du démarrage d'une nouvelle thèse en décembre 2020. Ce programme se fixe trois objectifs : 1) mettre en évidence les performances du dispositif en terme de résolution spectrale, 2) tester de nouveaux dispositifs plus optimisés et représentatifs, 3) montrer que le mode de lecture innovant utilisé, peut être multiplexé. Pour cela, de nouveaux dispositifs sont nécessaires : 1) une évolution optimisée du pixel actuel, 2) une préfiguration matricielle du détecteur, 3) un circuit intégré de multiplexage.
 
Le projet vise à développer une nouvelle approche pour la caractérisation des impulsions laser à ultra-haute intensité (UHI) en temps réel pour un meilleur contrôle basé sur l'apprentissage machine. Une caractérisation complète du profil d'intensité de l'impulsion laser implique un balayage et des algorithmes logiciels itératifs complexes pour la récupération de phase qui ne sont pas adaptés à la caractérisation d'une seule impulsion laser en ligne. La surveillance en ligne et le contrôle de la distorsion spatio-temporelle de l'impulsion laser femtoseconde UHI est difficile et cruciale pour des applications telles que l'accélération du champ de sillage par laser. L'objectif est de développer un nouveau prototype de diagnostique basé sur l'apprentissage machine associé à des appareils de mesure tels que des caméras hyperspectrales ou une combinaison de caméras 2D pour traiter toutes les caractéristiques spatio-temporelles de l'impulsion laser en un seul tire. Ce projet sera un démonstrateur pour l'utilisation du machine learning pour la surveillance et le contrôle en temps réel du laser UHI pour l'accélération des particules.
 
Depuis de nombreuses années, le marquage 3H et 14C des molécules d'intérêt pharmaceutique est effectué pour étudier leur biodistribution in vivo dans des sections de tissus animaux par la détection de particules β. Plusieurs techniques ont été développées pour cela au fil du temps, pour arriver finalement dans la plupart des applications, par des imageurs numériques β capables d'une haute sensibilité, d'une imagerie en temps réel et d'un comptage de la radioactivité pour la qualification absolue des composés radioactifs dans les coupes de tissus. Après la découverte de l'hétérogénéité tumorale, les efforts de recherche pour caractériser les effets de l'hétérogénéité cellulaire ont été au cœur de la recherche en oncologie au cours de la dernière décennie, visant une meilleure compréhension de la cause et de la progression de la maladie. Cette nouvelle perspective a également permis de mettre au point des médicaments ciblant les cellules. Dans ce contexte, OPTIMED-β vise à quantifier un médicament marqué 3H à faible dose dans des cellules individuelles grâce au développement d'un tout nouveau détecteur Micromégas avec lecture optique pour la mesure de l'activité des cellules traitées.
 
Le projet PIRATE a pour but de tester la faisabilité d'utiliser une nouvelle sonde, la diffusion inélastique de neutrons (n,n'γ) à GANIL-SPIRAL2/NFS, pour caractériser la structure fine de la résonance dipolaire pygmée (PDR). Le neutron, en plus d'être une pure sonde nucléaire offre une nouvelle possibilité d'étudier la structure de la PDR, complémentaire à la méthode usuelle qui consiste à comparer les excitations dites isoscalaires (protons et neutrons en phase) et isovectorielles (proton et neutron en opposition de phase). En effet, si la diffusion inélastique de protons sonde préférentiellement la composante neutron d'une transition, la diffusion inélastique de neutrons est sensible à la distribution des protons. La comparaison des résultats obtenus en (n,n'γ) et (p,p'γ) permettra de mettre en évidence les rôles des protons et des neutrons dans la PDR.
 
Ce projet propose d'explorer un nouveau concept de détection ouvrant la possibilité d'atteindre le seuil ultime d'environ 1eV (création d'une paire électron-trou) dans des détecteurs semiconducteurs massifs en Germanium et Silicium. Ce projet qui se base sur l'utilisation d'un senseur supraconducteur déposé en couche mince, permet d'envisager une mesure innovante des charges à très basse température (<100mK). En choisissant une géométrie de détecteur appropriée, une partie non négligeable de l'énergie dissipée lors du transport des charges dans un cristal semiconducteur peut se transférer vers un petit volume du senseur supraconducteur et donner un signal facilement mesurable. Cette méthode devrait permettre d'abaisser d'un à deux ordres de grandeur le seuil en énergie des détecteurs semiconducteurs massifs (de 10 g à 1 kg), et présente un intérêt majeur pour des expériences en cours et des projets futurs dans le domaine des Astroparticules et en physique nucléaire (détection de matière noire, diffusion cohérente élastique des neutrinos, recherche des Axions solaires...).
 
#107 - Màj : 04/03/2022

 

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