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Post Doctorat : effets collectifs

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SOLEIL est le centre français de rayonnement synchrotron, situé sur le plateau de Saclay près de Paris. Il s’agit d’un instrument pluridisciplinaire et d’un laboratoire de recherche, ayant pour mission de conduire des programmes de recherche en utilisant le rayonnement synchrotron, de développer une instrumentation de pointe sur les lignes de lumière et de mettre celles-ci à la disposition de la communauté scientifique. Le synchrotron SOLEIL, outil unique à la fois en matière de recherche académique et d’applications industrielles, a ouvert en 2008. Il est utilisé annuellement par plusieurs milliers de chercheurs français et étrangers, à travers un large éventail de disciplines telles que la physique, la biologie, la chimie, l’astrophysique, l’environnement, les sciences de la terre, etc. SOLEIL s’appuie sur une source de rayonnement remarquable à la fois en termes de brillance et de stabilité. Cette Très Grande Infrastructure de Recherche (TGIR), partenaire de l’Université Paris-Saclay, est constituée en société « civile » fondée conjointement par le CNRS et le CEA.

L'anneau de stockage actuel qui génère le rayonnement synchrotron et stocke un faisceau d'électrons de 2,75 GeV, a une circonférence de 354 m et fonctionne en continu 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, avec des périodes ininterrompues allant jusqu'à 10 semaines. La structure magnétique se compose d'une maille du type DB (Double Bend) étendu, qui est entièrement optimisée en termes de longueur des sections droites pour les insertions, de tailles et de divergences du faisceau d’électrons aux points sources, et de sa durée de vie. L’émittance du faisceau est de 4 nm·rad horizontalement et 40 pm·rad verticalement, avec une excellente stabilité de sa position et son courant nominal de 500 mA. L'injection en mode « Top-up » ainsi que plusieurs systèmes d’asservissement fonctionnent en permanence. En outre, 5 modes d’opération sont proposés, différant en particulier par les remplissages et les intensités des paquets stockés, pour répondre aux exigences d'un large éventail d'expériences menées sur les lignes de lumière.

Actuellement, des études sont menées pour le remplacement (projet d’Upgrade) de l'anneau de stockage, en phase avec une vague de construction d'une nouvelle génération d'anneaux appelés Diffraction Limited Storage Rings (DLSR), dans la communauté internationale du rayonnement synchrotron (LS). Pour rester compétitive parmi les sources de lumière de première classe, SOLEIL a officiellement lancé les études de R&D pour son upgrade depuis début 2019 et un CDR (Conceptual Design Report) a été rédigé fin 2020. Le projet est actuellement en phase de TDR (Technical Design Report) avec l'objectif de finaliser un TDR d'ici la fin de l'année 2023.

1) L’obtention de l'émittance horizontale ultra-faible souhaitée nécessite généralement des champs magnétiques très élevés pour focaliser fortement le faisceau d'électrons transversalement, ce qui oblige à réduire considérablement l'ouverture de la chambre à vide pour avoir une petite distance entre les pôles magnétiques. En conséquence, les champs dits de sillage ou l'impédance couplée de la machine augmentent, ce qui renforce les effets collectifs du faisceau. La présence des ions dans la chambre à vide pourrait aussi augmenter le risque d’abimer significativement la taille et la stabilité du faisceau d’électrons.

2) Il est connu que pour remédier les problèmes de la diffusion de particules connue sous le nom de Touschek et Intra-Beam Scattering (IBS), il est efficace d’allonger les paquets d'électrons en introduisant des cavités RF supplémentaires fonctionnant à une fréquence harmonique (n = 3, 4, …) de la fréquence RF fondamentale, ce qui est envisagé dans la plupart des LS de la prochaine génération. Malheureusement, un système RF complexe combinant des cavités aux fréquences fondamentale et harmonique est susceptible d'induire certains effets collectifs indésirables tels que l'instabilité Robinson et une forte sensibilité au Transient Beam Loading. Aujourd’hui pour le Projet de SOLEIL ces études doivent être effectuées rapidement sur des ensembles de scénarios possibles pour les cavités fondamentales et harmoniques (passives ou actives, normal ou supra-conductrices, nombre d'harmonique, …) pour les différents types de faisceau prévus, afin de faire le meilleur choix technologique pour le nouveau système RF.

I.Mission

Le candidat ou la candidate sélectionné(e) est sollicité(e) à :

- Etudier les effets collectifs du faisceau d’électrons dus à leurs interactions avec les ions dans l’anneau de stockage et le nouveau booster

- Contribuer à la complétion des études en cours sur l’évaluation des impédances et les effets collectifs dus aux premières du faisceau d’électrons de l’anneau de stockage et le booster

- Assister aux études en cours liées à des cavités harmoniques dans l’anneau de stockage

- S'appuyer sur les outils numériques existants pour simuler les effets collectifs du faisceau et évaluer les impédances des machines, et aussi être amené(e) à développer de nouveaux outils numériques (codes de simulation) selon les besoins et contribuer à la maintenance des codes.

Le candidat ou la candidate retenu(e) sera un membre du groupe "Physique des accélérateurs" de SOLEIL au sein de la Division "Accélérateurs et Ingénierie" (DAI). Ce groupe est actuellement composé de 6 physiciens, 1 post-doctorant et 2 doctorants. Il/elle participera aux études expérimentales avec faisceau qui pourront être organisées sur les machines actuelles de SOLEIL ou sur d'autres machines dans le monde. De plus, il/elle devra interagir avec les collègues de son groupe et de divers groupes d'ingénierie pour réaliser les parties interdisciplinaires de ses études.

Il/elle aura régulièrement la possibilité de participer à des conférences et à des workshops internationaux et d'y présenter ses travaux, et pourra publier ses résultats dans des revues appropriées.

II.Qualifications et expériences

Le candidat ou la candidate doit posséder un doctorat en physique ou une compétence équivalente. Les candidats recherchés doivent être motivés et avoir une formation universitaire très poussée en physique (physique classique et électrodynamique), en mathématiques (algèbre linéaire, méthodes numériques, statistique) et en informatique (programmation, connaissance, installation et mise en production de codes de calculs numériques). Une expérience dans les domaines du rayonnement synchrotron, de la physique des accélérateurs, de la physique des hautes énergies ou de l'ingénierie sera particulièrement appréciée.

III.Conditions générales

Cette offre concerne un contrat postdoctoral d'une durée de 12 mois avec une possibilité de renouvellement d'un an. Un large éventail de programmes de formation, d’opportunités de recherche et de perfectionnement seront accessibles. De plus, le poste bénéficie de conditions d'emploi progressives et d'une politique de conciliation travail-vie personnelle flexible.

Le contrat débutera dès que possible en 2022.