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Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Structure nucléaire : Acquis et défis Thèmes : Complexité des noyaux : modèles réalistes. Régularités.

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1 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Structure nucléaire : Acquis et défis Thèmes : Complexité des noyaux : modèles réalistes. Régularités des noyaux : modèles simples. Plan : Structure : P. Van Isacker & W. Korten. Dynamique : R. Bougault. Moyens : Y. Blumenfeld.

2 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Carte des noyaux

3 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Modèles du noyau Méthodes ab initio : Description à partir de linteraction entre nucléons libres. Méthodes champ moyen : Potentiel moyen avec une paramétrisation globale. Modèle en couches : Potentiel de champ moyen + interactions résiduelles. Modèles phénoménologiques : Noyaux ou propriétés spécifiques avec une paramétrisa- tion locale.

4 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Méthodes ab initio Plusieurs méthodes existent et donnent des résultats consistants. Exemple : A=4 H. Kamada et al., Phys. Rev. C 64 (2001)

5 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Calculs ab initio pour noyaux légers Etude systématique des noyaux légers (A12) composante dinteraction à trois corps. R.B. Wiringa and S.C. Pieper, Phys. Rev. Lett. 89 (2002)

6 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Structure en couches des noyaux

7 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Structure en couches des noyaux La structure en couches est-elle modifiée loin de la vallée de stabilité? Evidences expérimentales : –Masses nucléaires. –2 + dans les noyaux pair-pair. –Densité de niveaux nucléaires. –Sections efficaces.

8 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Structure en couches variable

9 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Noyaux fortement corrélés Deux corrélations déterminent la structure à basse énergie du noyau : –Appariement. –Interaction quadripolaire. G. Racah, Phys. Rev. 63 (1943) 367 J.P. Elliott, Proc. Roy. Soc. A 245 (1958) 128; 562

10 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Modèle en couches Calculs dans des espaces de Hilbert de plus en plus grands : –Diagonalisation : ~10 9. –Monte Carlo : ~ –DMRG : ~ (?). Exemple : 8n + 8p dans pfg 9/2 ( 56 Ni). M. Honma et al., Phys. Rev. C 69 (2004)

11 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Superfluidité dans les noyaux Interaction dappariement entre nucléons identiques. Noyaux semi-magiques ont un caractère super- fluide SU(2) (cfr. BCS en matière condensée). Exemple de preuve expérimentale : les énergies de séparation de 2-neutrons ou 2-protons.

12 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Appariement neutron-proton En présence de neutrons et protons, deux interactions dappariement sont permises : 1 S 0 et 3 S 1. Le caractère superfluide devient SO(8) SO(5) ou SO(8) SO(6) (cfr. supraconductivité à haute T c ). Cette corrélation ne peut se manifester que dans des noyaux N=Z collectifs noyaux exotiques.

13 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Noyaux faiblement liés Systèmes quantiques liés seulement par des effets spécifiques dinteraction. Exemples : –Deuton : n+p lié à cause du mélange 3 S D 1. –X(3872) : D+D* molécule ou deuson? – 11 Li : un système borroméen. grande taille r rms (2 E séparation ) -1/2.

14 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Couplage avec le continuum Une description des noyaux près des driplines nécessite le développement du modèle en couches avec couplage au continuum. N. Michel et al., Phys. Rev. Lett. 89 (2002)

15 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Interactions fondamentales Transitions super-permises & CVC : Transitions super-permises & unitarité CKM : –Décroissance nucléaire (dépend de Nucl - Coul !) + décroissance muonique: –World data 2004:

16 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Interactions fondamentales Corrélations angulaires - : –Modèle standard : a=1 (Fermi) & a=-1/3 (Gamow-Teller) –Au-delà du modèle standard : a dépend des couplages scalaires (S) et tenseurs (T). –Limites actuelles : |C S /C V | < 0.08 & |C T /C A | < 0.11.

17 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Conclusion : les défis Prospection de la carte des noyaux loin de la vallée de stabilité : –Structure en couches. –Interactions effectives. –Systèmes faiblement liés (structure + dynamique). –Nouveaux (soft) modes collectifs.

18 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Structure en couches : atome/noyau Atomes : Potentiel dionisation. Noyaux : Energie de séparation dun nucléon.

19 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Noyaux super-lourds

20 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Noyaux borroméens Noyau borroméen : système à trois corps lié dont les sous-systèmes sont non-liés. Exemple : – 11 Li = 9 Li+n+n Noyau brunnien : généralisation à n corps. Exemple : – 10 C = 4 He+ 4 He+p+p Existence grâce à des corrélations complexes.

21 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Noyaux complexes 1951 : Wigner introduit la théorie des matrices aléatoires pour inter- préter la distribution des niveaux du noyau à haute énergie.

22 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Coexistence de formes Linteraction neutron- proton quadripolaire est source de déformation. Les corrélations et la structure en couche ensembles déterminent la forme du noyau. Exemple extrême : les trois premiers états 0 + du 186 Pb ont des formes différentes.

23 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Interactions fondamentales Transitions super-permises : hypothèse CVC.

24 Journées de Prospective, La Colle sur Loup, octobre 2004 Astrophysique nucléaire Section efficace, masse nucléaire, spectre en énergie, temps de vie,… pour la modélisation de divers processus en astrophysique: –Supernovas ( taux de décroissance et de capture délectrons) –Pulsars et X-ray bursters –Localisation des processus r et rp ( masse, section efficace, décroissance ) –Propriétés de la matière neutronique dans les étoiles à neutrons ( compressibilité)


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