Thèse soutenue

Nuclear Physics in Neutron Stars : Study of Superfluidity in Hypernuclei and Constraining the Nuclear Equation of State
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Haşim Zahid Güven
Direction : Elias KhanKutsal Bozkurt
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Structure et réactions nucléaires
Date : Soutenance le 16/10/2020
Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec Yıldız Teknik Üniversitesi (Istanbul)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique des deux infinis Irène Joliot-Curie (2020-....)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
Jury : Président / Présidente : Patrice Hello
Examinateurs / Examinatrices : Francesca Gulminelli, Micaela Oertel, Jérôme Margueron
Rapporteurs / Rapporteuses : Francesca Gulminelli, Micaela Oertel

Résumé

FR  |  
EN

Dans cette thèse nous avons d’abord étudié l’effet du paring Lambda sur les propriétés des hypernoyaux dans le formalisme Hartree-Fock Bogoliubov. La fonctionnelle de Skyrme SLy5 est utilisée dans le canal nucleon-nucleon alors que 3 fonctionelles fittées sur les calculs microscopiques Brueckner Hartree-Fock sont utilisées dans le canal Nλ : DF-NSC89, DF-NSC97a et DF-NSC97f. Ces fonctionnelles décrivent la séquence des énergies de liaison expérimentales à un lambda, des hypernoyaux légers aux hypernoyaux lourds. Dans le cas du canal Lambda-Lambda, nous avons utilisé la prescription empirique EmpC, ajustée à 1 MeV sur l’énergie expérimentale de liaison dans le 6HeLL. A l’aide de cette approche de la fonctionnelle de la densité, plusieurs noyaux ont été étudiés, avec des couches nucléoniques fermées et des couches ouvertes en Lambda. Une interaction d’appariement Lambda-Lambda est introduite, dont la magnitude est ajustée pour être consistante avec la valeur maximale des prédictions BCS pour le gap d’appariement Lambda dans la matière hyperonique. Nous donnons ainsi une valeur maximale pour la prédiction du gap d’appariement Lambda et ses effets dans les hypernoyaux. Nous avons montré que les effets de l’appariement LL dépendent de l’hypernoyau considéré. L’énergie correspondante de condensation est de l’ordre de 3 MeV au maximum, ce qui entraine de faibles corrections sur les distributions de densité et la structure en couches. De manière générale, nous avons trouvé que l’appariement Lambda-Lambda peut être important si l’écart en énergie entre les couches est plus petit que 3 MeV. A cette condition, l’appariement Lambda peut impacter les densité et les énergies de liaison. En résumé, il est montré que l’effet de l’appariement relié aux Lambda peut être en général négligé dans la plupart des hypernoyaux, sauf pour les ceux ayant un écart typique dans le spectre à une particule plus petit que 3 MeV autour du niveau de Fermi. De plus, les conditions sur à la fois les énergies de Fermi et les moments angulaire orbitaux atténuent l’appariement nucleon-Lambda pour la plupart des hypernoyaux.La deuxième partie de la thèse est dévolue aux équations d’état dans les étoiles à neutrons. Nous avons confronté les valeurs des déformabilité de marée extraites de l’évènement d’onde gravitationnelle GW170817, aux contraintes issues de la physique nucléaire à l’aide d’une approche semi-agnostique pour l’équation d’état de la matière dense. Nous avons utilisé les statistiques Bayesienne pour combiner les données de physique nucléaire à basse densité, comme les prédictions ab initio provenant des interactions chirales EFT ou la résonance géante monopolaire isoscalaire, et les contraintes astrophysiques des étoiles à neutrons, comme leur masse maximale, ou la fonction densité de probabilité de la déformabilité de marée obtenue de l’événement GW170817. Les fonctions postérieures de densité de probabilité sont marginalisées sur plusieurs paramètres nucléaires empiriques (Lsym, Ksym, Qsat et Qsym), et aussi sur des grandeurs observationnelles des étoiles à neutrons comme la masse et le rayon à 1.4 masses solaires, ou la pression à deux fois la densité de saturation P(2nsat). Les correlations entre Lsym et Ksym, et entre KSat et Qsat sont aussi analysées. Une tension importante entre les données observationnelles d’ondes gravitationnelles et les inputs de physique nucléaire est trouvée pour les distributions marginales de probabilité de Lsym et R1.4. Ceci pourrait être une indication d’une transition de phase de nucléons vers des particules plus exotiques dans le coeur des étoiles à neutrons. Nous trouvons aussi qu’augmenter la précision sur la détermination de la déformabilité de marée à partir des ondes gravitationnelles, ou sur Mc à partir de la résonance géantes monopolaire, devrait aboutir à une meilleure détermination de Ksat et Qsat.