Le groupe Structure Nucléaire développe et utilise différents modèles théoriques afin de décrire la structure du noyau atomique:
- Modèle quasi-particule phonon
- Modèle quasi-particule rotor
- Calculs de modèle en couche
- Modèle d'interaction de bosons (IBM)
Nous utilisons le Modèle Quasi-Particule Phonon (QPM) ainsi que le Modèle du Couplage Intermédiaire Généralisé (GICM) (P.Alexa, J. Kvasil, N. Viet Minh and R. K. Sheline, Phys. Rev. C 55, 179 (1997)) en collaboration avec le groupe de structure nucléaire de la Technical University of Ostrava (République Tchèque) afin de décrire les propriétés des noyaux dans les région des masses 150, riche en neutrons, où les modes octupolaires sont présents. L'évolution des modes octupolaires en fonction du nombre de nucléons et de la déformation dans cette région n'est pas encore claire. En confrontant les résultats expérimentaux obtenus récemment avec les prédictions des modèles nous pouvons mieux comprendre l'évolution de ces modes ainsi que le rôle clé joué par certaines orbitales nucléaires. De plus, une description théorique des corrélations octupolaires nécessite l'emploi de modèles traitant les corrélations quadrupolaires et octupolaires sur un pied d'égalité, comme par exemple dans le QPM.
Le QPM est un modèle semi-microscopique qui permet de décrire la structure des états vibrationnels et à deux quasi-particules des noyaux pairs-pairs sphériques et déformés, de mélanges d'états vibrationnels dans les fonctions d'ondes à une quasi-particule dans les noyaux pairs-impairs sphériques et déformés, mais aussi de mélanges d'états vibrationnels dans les fonctions d'ondes à deux quasi-particules des noyaux impairs-impairs sphériques et déformés. Il est utilisé pour décrire les degrés de liberté internes du mouvement nucléaire et peut être combiné au modèle du rotor à symétrie axiale incluant le couplage Coriolis entre la particule impaire et les vibrations de type phonon en RPA du coeur pair-pair afin de décrire le noyau déformé impair (P. Alexa, Z. Hons and J. Kvasil, J. Phys. G 36, 045103 (2009)).
Le GICM est une généralisation du modèle du couplage intermédiaire aux noyaux impairs-impairs sphériques. Les noyaux y sont assimilés à des coeurs pair-pair en vibration couplés à deux nucléons extérieurs (le proton impair et le neutron impair). Comparé à d'autres modèles (typiquement le modèle en couche) le GICM produit dans quelques cas, particulièrement dans le domaine des basses énergies (mais dans quelques cas aussi pour le domaine des énergies intermédiaires, où les mélanges d'états vibrationnels peuvent devenir importants), une meilleure description des données expérimentales.
Des développements et applications d'une version algébrique du modèle collectif de Bohr (BM), appelé Modèle Collectif Algébrique (ACM) (D. J. Rowe, T. A. Welsh and M. A. Caprio, Phys. Rev. C 79, 054305 (2009)), ont montré que des calculs avec une convergence complète peuvent être réalisés pour une vaste gamme d'Hamiltoniens. Ainsi, la riche structure algébrique du BM peut être utilisée très efficacement pour l'analyse d'une vaste gamme de données expériementales. De plus, le BM possède plusieurs limites résolubles caractérisées chacune par une symétrie dynamique, les sous-modèles respectifs demeurant naturellement résolubles dans sa version algébrique (le ACM). Un autre modèle s'exprimant en termes algébrique et pouvant donc être utilisé efficacement et rapidement pour décrire la structure nucléaire est le Modèle d'Interaction de Boson (IBM). De manière similaire au BM, des limites de symétrie dynamique exactement résolvables peuvent y être définies telles qu'elles se contractent sur celles du BM. Le ACM combine les avantages à la fois du BM et de l'IBM, il est donc intéressant de sonder ses relations avec l'IBM car nous pouvons apprendre beaucoup des perspectives complémentaires qu'ils offrent ( D. J. Rowe and G. Thiamova, Nuclear Physics A 760, 59 (2005) . Par ailleurs nous nous intéressons aux relations entre l'IBM et l'ACM dans sa limite triaxiale de rigidité du paramètre de déformation beta (G. Thiamova, D. J. Rowe and M.A. Caprio, accepted in NPA), une approximation applicable aux noyaux suffisament déformés. L'Hamiltonien ACM complet peut être adapté pour décrire les noyaux paris-pairs pour n'importe quelle valeur d'équilibre du paramètre de déformation beta, et pour n'importe quel degré de rigidité.
Nous avons utilisé le modèle quasi-particule rotor pour interpréter des données expérimentales concernant les noyaux déformés impairs an A, ainsi que les noyaux déformés impairs-impairs. Le code utilisé, écrit par P. Semmes et I. Ragnarsson, décrit même les noyaux triaxiaux correctement.
Grâce aux puissantes machines informatiques disponibles au LPSC, nous avons été capables de mener à bien des calculs à grande échelle de modèle en couche en utilisant les codes Antoine, NuShellX, NuShellX-MSU et le code Oslo. Les machines du LPSC disposent de jusqu'à 64 Gb de mémoire RAM. Nous utilisons les interactions de modèle en couche les plus récentes développées soit par le groupe de Naples soit déjà incluses dans NuShellX-MSU, et les confrontons aux données expérimentales obtenues par le groupe. Les calculs de modèle en couche sont utilisés pour interpréter les schémas de niveaux, taux de transitions et moments magnétiques des noyaux proches de coeurs doublements magiques. Nous sommes particulièrement intéressés par les noyaux riches en neutrons proches des coeurs doublements magiques de 132Sn et de 78Ni, l'évolution de l'interaction nucleon-nucleon dans ces régions très riches en neutrons n'étant encore pas claire.
