Description des résonances monopolaires pour des noyaux de masse légère et moyenne par des méthodes ab-initio

Ab-initio description of monopole resonances in light- and medium-mass nuclei

• Auteur / Autrice : Andrea Porro
• Direction : Thomas Duguet, Vittorio Somà
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Soutenance le 26/09/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Denis Lacroix
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Luis Robledo, Robert Roth, Yorick Blumenfeld, Alessandro Pastore, Sophie Péru
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luis Robledo, Robert Roth

Mots clés

Mots clés contrôlés

Quasi-particules

Excitations collectives

Problème à N corps

Structure nucléaire

Mots clés libres

Structure nucléaire théorique

Résonances géantes

Techniques à N corps

Theoretical nuclear structure

Giant resonances

Many-Body methods

Résumé

Les Résonances Géantes (GRs) sont l'une des manifestations les plus évidentes des comportements collectifs au sein du noyau atomique. En utilisant une représentation inspirée du modèle de la goutte liquide, ce phénomène peut s'interpréter comme des vibrations de la surface nucléaire dans lesquelles prend part l'ensemble des nucléons. En particulier, la GR Monopolaire (GMR) est directement reliée àl'incompressibilité nucléaire, une quantité fondamentale dans l'équation d'état nucléaire.La GMR a été largement étudiée sur le plan théorique grâce à la Quasiparticle Random Phase Approximation (QRPA) basée sur des fonctionnelles énergie de la densité. Dans ce cadre, des interactions phénoménologiques sont utilisées pour résoudre le problème à N corps nucléaire sous l'hypothèse que les états excités soient des vibrations harmoniques d'un état non corrélé, qui brise potentiellement les symétries de l'hamiltonien nucléaire.A partir des années 2000, les méthodes dites ab initio se sont imposées pour l'étude des propriétés de l'état fondamental des noyaux. Elles se proposent de partir de la théorie sous-jacente, c'est à dire la chromodynamique quantique, pour obtenir des interactions réalistes. Des codes numériques QRPA ab initio ont récemment été développés et permettent aujourd'hui d'accéder aux GRs des systèmes àcouches ouvertes.Dans ce travail, la Méthode de la Coordonnée Génératrice (PGCM) a été utilisée pour la première fois afin d'étudier de manière ab initio la GMR des noyaux de masse légère et moyenne. Cette méthode permet de surmonter certaines limitations implicites aux calculs QRPA déformés, tout en permettant de traiter les effets inharmoniques. Notamment, la comparaison avec des calculs QRPA démontre quela PGCM ab initio est une méthode de choix pour l'étude des GRs.

Giant resonances (GRs) are the clearest manifestation of collective motions in the atomic nucleus. They can best be imagined in terms of vibrations of the nuclear surface in a liquid-drop picture, in which most if not all the nucleons take part to the process. The Giant Monopole Resonance (GMR), in particular, isalso directly linked to the incompressibility of infinite nuclear matter, a key quantity enteringthe nuclear equation of state.The GMR has largely been investigated, from a theoretical perspective, via the Quasiparticle Random Phase Approximations (QRPA) in the context of Energy Density Functional theories. In this frame, phenomenological interactions are used to solve the many-body Schrödinger equation under the assumption that excited states can be described as harmonic vibrations on an uncorrelated ground sate,possibly breaking the symmetries of the nuclear Hamiltonian.In the last twenty years the so-called ab-initio methods parallelly established as a reliable tool to access nuclear ground-state properties, starting from realistic interactions rooted into the underlying quantum chromodynamics via chiral Effective Field Theory. Ab-initio QRPA solvers were also developed, nowadays allowing to address GRs in (doubly-)open-shell systems.In this work the Projected Generator Coordinate Method (PGCM) is used in an ab-initio context for the first time to investigate the GMR in light- and medium-mass nuclei. This method allows to overcome some drawbacks implicit in the formalisation of deformed QRPA, also allowing to treat the presence of anharmonic effects in an exact fashion. The comparison to consistent QRPA calculations is explicitly addressed, establishing ab-initio PGCM as a trustful method to investigate the Physics of GRs.