Description systématique des excitations nucléaires collectives

Systematic description of nuclear collective excitations

• Auteur / Autrice : Enzo Thiriont
• Direction : Jean-Paul Ebran
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique nucléaire
• Date : Inscription en doctorat le 31/03/2024
• 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 Matière sous conditions extrêmes
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Théorie effective des champs

Pgcm

Structure nucléaire

Effective Field Theory

Pgcm

Nuclear structure

Résumé

Le noyau de l'atome est l'un des systèmes les plus complexes de la nature : il implique des nucléons (eux-mêmes composés de quarks et gluons) fortement couplés par leurs interactions fortes et électrofaibles et est le siège de divers phénomènes émergeants (déformations, superfluidités, agrégation, ...). La physique de la structure nucléaire cherche à comprendre et prédire comment un nombre arbitraire de protons et neutrons s'auto-organisent et se désorganisent dans le noyau. En particulier, le noyau est le siège de comportements collectifs, typiquement des vibrations et rotations dominant le spectre de basse énergie, dont la description précise conditionne par exemple la qualité des sections efficaces de réaction entre un nucléon et un noyau. L'objectif de la thèse consiste à formuler et développer trois types de langage pour décrire les excitations nucléaires collectives. Le premier langage consiste à décrire les modes collectifs en partant d'une description microscopique des noyaux. Le second langage consiste à formuler une théorie effective pour les modes collectifs (collective EFT) permettant de décrire à partir de premiers principes les rotations et vibrations nucléaires et de fournir des incertitudes théoriques. Le troisième langage consiste à approcher les modes collectifs en les considérant comme des phénomènes hors équilibre, donc de les décrire dans le cadre d'une théorie effective hydrodynamique (hydrodynamic EFT).

The atomic nucleus is one of the most complex systems in nature: it involves nucleons (themselves composed of quarks and gluons) strongly coupled by their strong and electroweak interactions, and it is the site of various emerging phenomena (deformations, superfluidities, clustering, etc.). Nuclear structure physics seeks to understand and predict how an arbitrary number of protons and neutrons self-organize and disorganize in the nucleus. In particular, the nucleus is the site of collective behaviors, typically vibrations and rotations dominating the low-energy spectrum, whose precise description determines, for example, the quality of reaction cross-sections between a nucleon and a nucleus. The objective of the thesis is to formulate and develop three types of frameworks to describe collective nuclear excitations. The first framework consists of describing the collective modes starting from a microscopic description of nuclei. The second framework aims to formulate an effective theory for collective modes (collective EFT) to describe nuclear rotations and vibrations from first principles and provide theoretical uncertainties. The third framework approaches collective modes by considering them as out-of-equilibrium phenomena, thus describing them within the context of an effective hydrodynamic theory (hydrodynamic EFT).