Département de Physique Nucléaire

Des recommandations multiples

Les différents groupes de travail ont listé des recommandations pour chaque domaine. Ces recommandations peuvent se répartir en trois types : construire, supporter et réaliser. Ainsi, NuPECC soutient, pour ne citer qu’eux, la construction du complexe d’accélérateurs FAIR mais aussi de Spiral 2 à Ganil. En attendant les données produites grâce à ces nouvelles installations, NuPECC préconise une exploitation intensive des équipements en fonctionnement mais aussi un support continue sur la théorie en physique nucléaire. Des recommandations particulières ont été établies sur l’apport de la physique nucléaire à la société comme l’utilisation de faisceau de hadrons en cancérologie ou de faisceau d’ions pour déterminer la composition élémentaire de peintures célèbres ou leurs âges.

Six chapitres pour décrire l’avenir de la physique nucléaire

Avec la contribution d’une centaine d’auteurs dont quelques chercheurs du CEA et plus particulièrement de l’Irfu, le rapport est découpé en six chapitres relatant les principales thématiques de ce domaine de recherche. Ces chapitres donnent un aperçu sur la physique hadronique, les propriétés de la matière interagissant fortement à des conditions extrêmes, la structure et les réactions nucléaires, les applications sociétales, l’astrophysique nucléaire et enfin les symétries et interactions fondamentales.

Les chercheurs de l’Irfu ont participé principalement aux chapitres 1, 2, 3 et 6.

1- La physique hadronique

La physique hadronique implique l’étude de la structure interne des hadrons à partir de leurs constituants élémentaires, les quarks et les gluons. L’un des problèmes majeurs est de comprendre les caractéristiques et la dynamique des hadrons. En effet, les propriétés d’un hadron, comme son spin, ne sont pas égales à la somme des propriétés de chacun de ses composants élémentaires, il est donc nécessaire de les étudier afin de découvrir l’ensemble des phénomènes impliqués.

2- La matière de l’extrême

Que ce soit au cœur des étoiles ou aux tous premiers instants de l’Univers, la matière nucléaire subit des transformations importantes dans ces milieux extrêmes. Selon la théorie de l’interaction forte, la matière peut se comporter très différemment selon les échelles. Il est donc important de pouvoir reproduire des conditions extrêmes en laboratoire afin de mieux comprendre notre Univers et les lois qui s’y appliquent.

3- La structure nucléaire et les réactions

L’avancée technologique réalisée ces dernières années dans le domaine des accélérateurs a permis la découverte de structures nucléaires dites exotiques, produites grâce à des faisceaux spécifiques. Des halos de noyaux où un neutron orbite loin de la structure centrale, aux noyaux arrangés en petits paquets de nucléons ou sous forme de structures semblables à une coquille, la physique nucléaire rencontre de nouveaux défis : quelles formes peut adopter le noyau ? Ou bien comment la structure du noyau change-t-elle en fonction de la température ? Quel est l’élément le plus lourd ?

4- L’astrophysique nucléaire

L’astrophysique nucléaire étudie l’évolution de la matière depuis le Big Bang jusqu’à nos jours afin de tenter de percer le mystère de son origine. Comment les noyaux ont-ils formé notre Univers ? Les astrophysiciens nucléaires répondent à ces interrogations à travers l’étude des cycles stellaires et des évènements violents de notre Univers, qui ont permis notamment la création des éléments les plus lourds.

5- Symétrie et interaction fondamentale

Les lois de l’Univers sont présentes quelle que soit l’échelle observée, du monde quantique aux amas de galaxies. La recherche des interactions fondamentales et des symétries qui régissent notre monde avec une très grande précision permet aux scientifiques de tester nos connaissances afin de pouvoir, un jour, construire des principes unificateurs décrivant au mieux les lois physiques.

6- Applications sociétales

La physique nucléaire joue aussi un rôle important sur différents aspects de nos sociétés contemporaines allant de la santé à travers la hadronthérapie, à l’énergie en passant par l’environnement avec la détection de polluants ou la science du patrimoine grâce aux faisceaux d’ions ou de protons.

Pour en savoir plus

Site internet de NuPECC : http://www.nupecc.org/

Plan à long terme : http://www.nupecc.org/index.php?display=lrp2016/main

Vous pouvez télécharger le pdf ici : http://www.nupecc.org/lrp2016/Documents/lrp2017.pdf

Contacts : Nicolas Alamanos