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64 Physique théorique
Physique théorique
La physique théorique est une activité «transversale'' de l'IPN, qui concerne plusieurs domaines, notamment la
physique nucléaire et la physique à N corps, la physique des neutrinos, ainsi que la physique hadronique et la
physique des particules. Les principaux axes de recherche du groupe de physique théorique de l'IPN dans ces
trois domaines sont détaillés ci-dessous.
1 Physique nucléaire et physique à N corps
Les noyaux étant composés de nucléons, ils représentent des systèmes à N corps qui sont en général difficiles
à décrire théoriquement. Dans notre groupe, nous travaillons donc sur le développement et l'amélioration
des méthodes théoriques pour décrire de tels systèmes. Nous les appliquons, d'une part, à des
problèmes qui sont en relation directe avec des activités expérimentales de l'IPN, comme la structure et les
réactions nucléaires ou l'astrophysique nucléaire. D'autre part, nous nous intéressons aux aspects interdisciplinaires
(atomes froids) et aux modèles exactement solubles. Les deux derniers sujets nous permettent de
tester les méthodes développées.
1.1 Structure et réactions nucléaires
Nous mentionnons ici seulement les grandes lignes car plus de détails se trouvent dans la partie «Structure
et réactions nucléaires'' de ce document.
Un axe de recherche très important dans les années à venir sera certainement l'analyse des noyaux exotiques,
qui seront de plus en plus étudiés expérimentalement. Dans notre groupe, nous nous intéressons
notamment aux questions liées aux corrélations d'appariement et aux modes collectifs. D'un point de vue
théorique, les noyaux exotiques jouent un rôle crucial pour contraindre la fonctionnelle de la densité d'énergie
(EDF = Energy Density Functional) qui est à la base de la plupart des calculs faits dans notre groupe.
Même si l'on peut s'attendre à un certain progrès des calculs ab-initio ou de modèle en couches grâce aux
ordinateurs de plus en plus puissants, pour la plupart des noyaux il n'y a pas d'alternative aux méthodes
EDF. Une activité très importante de notre groupe restera donc le développement et l'amélioration de nouvelles
fonctionnelles (champ moyen ou HF relativiste, extensions de Skyrme, fonctionnelle BCP, ...). La dérivation
de la fonctionnelle à partir de calculs microscopiques, p. ex. dans le cadre de la théorie de champ
effectif, prendra une place de plus en plus importante et créera des liens entre la physique nucléaire et la
physique hadronique dans notre groupe.
Un autre axe de recherche important est le traitement de corrélations avec des approches au-delà de
champ moyen et RPA. Ceci comprend, entre autres, la formation de clusters (p. ex., particules alpha) dans
les noyaux.
Enfin nous mentionnons l'étude des réactions nucléaires, comme la fusion, ou les réactions de transfert de
paire de neutrons (qui sont très sensibles aux corrélations d'appariement). Dans ce domaine, un de nos
objectifs majeurs est la description unifiée de la structure et des réactions.
1.2 Astrophysique nucléaire
L'astrophysique nucléaire est également décrite en détail dans un chapitre séparé de ce document. Dans
ce domaine, la théorie à N corps intervient p. ex. dans le calcul de l'équation d'état de la matière dense,
qui est nécessaire pour la compréhension des supernovae (la plupart des simulations actuelles utilisent une
équation d'état schématique de la forme P ~ ργ) et des étoiles à neutrons (Figure 1).
D'autres sujets étudiés sont les masses des noyaux instables, des sections efficaces, et des taux de réactions
qui jouent un rôle important dans la phase d'effondrement de l'étoile et pour la synthèse des éléments