Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

Un des thèmes majeurs en physique nucléaire est l’étude des noyaux à leur limite d’existence. Ces noyaux, très exotiques, ont a priori des propriétés nouvelles, mais sont aussi très difficiles à produire. La thèse concerne l’étude des réactions nucléaires conduisant à la synthèse des noyaux super-lourds. Les modèles ne sont pas assez précis pour pouvoir guider les expériences et il y a peu de données expérimentales. Le but est donc d’utiliser des méthodes innovantes pour contraindre les modèles.

La description théorique "ab initio" des noyaux atomiques n'est devenue possible que récemment grâce à des progrès décisifs en théorie à N corps et à la disponibilité de super-ordinateurs de plus en plus puissants. Ces techniques ab initio sont appliquées avec succès à l'étude de la structure des noyaux les plus légers. En revanche, les extensions aux éléments plus lourds et aux réactions nucléaires posent des difficultés considérables. L'objectif de la thèse est de contribuer à ce progrès en théorie à N corps. Le projet sera centré sur une technique ab initio en cours de développement au CEA Saclay (l'approche dite de fonction Gorkov-Green) qui a permis pour la première fois l'application de méthodes ab initio aux systèmes à couche ouverte ou, autrement dit, superfluides (la majorité des noyaux atomiques). Après les premières applications pour des noyaux légers et de masse moyennes, l'approche face au défi d’un upgrade crucial pour atteindre le niveau de précision et compétitivité des méthodes de pointe. Le travail proposé visera à développer les premiers outils pour aller dans ce direction.



En particulier, l'approche de fonction Gorkov-Green sera étendue à un niveau de précision supérieur. Après quelques travaux formels, cela nécessitera une implémentation numérique minutieuse à partir du code existant. Compte tenu de l'augmentation du coût des calculs numériques correspondants, censés passer de modérément (100 processeurs) à massivement parallèles (1000 procs.), une attention particulière devra être portée à l'optimisation du code et à l'utilisation de techniques de prétraitement comme l'importance de la troncation ou de la factorisation tensorielle.



Le travail de thèse exploitera les dernières démarches en théorie nucléaire faisant notamment usage des interactions issues de la théorie effective des champs chirale, des techniques de groupe de renormalisation, des codes et ressources de calcul haute performance. Il s'agira donc de procéder à une étape de développement formel, à l'écriture du code de calcul et l'application de la nouvelle technologie à des cas d'intérêt expérimental. Des collaborations internationales sont envisagées.