Corrélations à quatre corps dans les noyaux atomiques : quartetting et particule alpha

Correlations in Four-body Systems in Atomic Nuclei: Quartetting and Alpha Particle

• Auteur / Autrice : Rodrigue Didier-pichat
• Direction : Elias Khan, Jean-Paul Ebran
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• 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 : Laboratoire de Physique des deux Infinis Irène Joliot-Curie
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Structure nucléaire

Particule alpha

Quartetting

Groupe de renormalisation

Théorie effective des champs

Alpha particle

Quartetting

Nuclear structure

Functional Renormalization Group

Effective Fields Theory

Résumé

Le travail de thèse consiste à étudier des corrélations spécifiques au noyau atomique. Ses constituants possèdent en effet deux états de spin et deux états d'isospin. Les états à 4 nucléons sont donc de première importance pour comprendre la structure nucléaire, comme l'atteste la prépondérance de la particule alpha, qui s'illustre dans la radioactivité des noyaux lourds, les molécules femtométriques dans certains noyaux légers, ou dans les réactions arrachant une particule alpha à un noyau. La description de ces corrélations sera faite dans deux langages différents. Le premier consiste à traiter le noyau comme une assemblée de nucléons en interaction. Dans ce cadre, les nucléons s'arrangent en nouveaux degrés de liberté appelés quartet, lesquels résultent de la superposition des couplages isoscalaire entre 2 paires de Cooper. Cette étude s'inscrit dans la continuité des travaux de l'équipe d'accueil sur la clusterisation des particules alphas dans les noyaux, et leur relation avec la localisation de quartets. A cette fin, le modèle de condensation de quartet sera utilisé. Le doctorant devra d'abord dériver les équations du formalisme, en y incluant les représentations spatiales adéquates. Il pourra ensuite passer à la résolution numérique de ces équations par le truchement d'un couplage avec les approches de la fonctionnelles relativistes de la densité, propices à l'étude de la formation de condensats à 4 nucléons dans le noyau. Le second langage est construit à partir du premier dans le cadre conceptuel des théories effectives des champs via le Functional Renormalization Group (FRG), et prend la forme d'une théorie effective dans laquelle les degrés de liberté sont les nucléons et les particules alpha. Il permet de décrire plus aisément les propriétés résonnantes et réactionnelles des noyaux exhibant des structures en cluster. Le doctorant devra ainsi construire la théorie effective de clusters puis développer un code pour résoudre les équations de la dynamique de ces systèmes.

The thesis work involves studying specific correlations within the atomic nucleus. Its constituents indeed possess two spin states and two isospin states. Four-nucleon states are therefore crucial for understanding nuclear structure, as evidenced by the prevalence of the alpha particle, which manifests in the radioactivity of heavy nuclei, femtometric molecules in certain light nuclei, or in reactions stripping an alpha particle from a nucleus. The description of these correlations will be carried out in two different languages. The first involves treating the nucleus as an assembly of interacting nucleons. In this framework, the nucleons arrange themselves into new degrees of freedom called quartets, which result from the superposition of isoscalar couplings between 2 pairs of Cooper pairs. This study builds upon the host team's previous work on the clustering of alpha particles in nuclei and their relation to quartet localization. To this end, the quartet condensation model will be employed. The doctoral student will first need to derive the equations of the formalism, incorporating appropriate spatial representations. Subsequently, numerical resolution of these equations will be conducted through coupling with relativistic density functional approaches, conducive to studying the formation of 4-nucleon condensates in the nucleus. The second language is built upon the first within the conceptual framework of effective field theories via the Functional Renormalization Group (FRG) and takes the form of an effective theory in which the degrees of freedom are nucleons and alpha particles. It allows for a more straightforward description of the resonant and reactive properties of nuclei exhibiting cluster structures. The doctoral student will thus need to construct the effective theory of clusters and then develop code to solve the dynamics equations of these systems.