exotic nuclei structure and reaction noyaux exotiques ... - IPN - IN2P3

THEORETICAL PHYSICS
Research in theoretical physics at IPN has existed since the foundation of the laboratory. The group
now counts approximately 25 members, of which 15 are permanent.
A major research topic is nuclear structure, with a strong overlap with the experimental activity of
IPN, in particular, concerning neutron-rich exotic nuclei. Mean field methods (on which pioneering work
was done at IPN) continue to be improved and they are tested against experimental results on new
exotic nuclei. New effective forces with extended applicability are designed. Improvements of the RPA
method are developped. Pairing, di-neutron correlations and their effects are studied. Alpha-particle
condensation in infinite matter and alpha clustering infinite nuclei are also studied.
A second research topic is nuclear astrophysics. Knowledge from neutron-rich nuclei is applied to
modelling of the crust of neutron stars. The thermodynamic properties are investigated.
A third topic is trapped, ultracold gases of bosonic or fermionic atoms (or mixtures) which can now
be realized experimentally. Many-body and nuclear physics methods are applied to these systems.
A fourth topic is neutrinos. The influence of the new found properties of neutrinos on their
propagation and interactions in heavy stellar media is studied. In particular, the influence of the different
possible patterns of masses and the mixing matrix, including possible effects of CP violation, are
considered. Computational programs for simulating neutrino dynamics in the course of exploding
supernovas are developped.
In hadronic and particle physics, the effective low-energy theory of QCD is investigated Its
convergence is studied, applications to quark mass extrapolation in lattice QCD simulations are carried
out. In combination with analyticity methods, they are applied to particule physics and the search for
deviations from the standard model (for instance right-handed currents) in low-energy physics.
Approaches to confinement in QCD in the large number of colors are developped which lead to integral
equations for the Wilson loop.
Lastly, studies on exactly solvable systems are performed.
PHYSIQUE THEORIQUE
La recherche en physique théorique existe à l'IPN depuis sa fondation. Le groupe compte
maintenant 25 personnes environ dont 15 sont permanents.
Le thème d'activité principal est la structure nucléaire, qui a un recouvrement fort avec l'activité
expérimentale de l'IPN concernant, en particulier, les noyaux exotiques riches en neutrons. Les
méthodes de champ moyen (sur lesquels des travaux pionniers ont été effectués à l'IPN) continuent
d'être améliorées et testées sur les nouveaux noyaux exotiques. De nouvelles forces effectives, au
domaine d'application étendu, sont conçues. Des améliorations de la méthode RPA sont développées.
Le pairing, les corrélations di-neutron et leurs effets sont étudiés. La condensation de particules alpha
dans la matière infinie et le clustering dans les noyaux finis sont également étudiés.
Un second sujet de recherches est l'astrophysique nucléaire. Les connaissances autour des noyaux
riches en neutron est appliquée à la modélisation de la croûte des étoiles à neutrons. Les propriétés
thermodynamiques sont étudiées.
Un troisième sujet concerne les gaz ultra-froids d'atomes bosoniques ou fermioniques (ainsi que les
mélanges des deux) qui peuvent maintenant être réalisés expérimentalement. Les méthodes N-corps
et de physique nucléaire leurs sont appliquées.
Les neutrinos sont un quatrième sujet de recherche. L'influence de leurs propriétés récemment
découvertes sur leurs interactions et leur propagation dans les milieux stellaires denses est étudiée. En
particulier, l'influence des divers scénarios d'ordre des masses et de la matrice de mélange, y compris
les effets de violation de CP est considérée. Des programmes de calcul simulant la dynamique des
neutrinos au cours du processus d'explosion des supernovas sont développés.
En physique hadronique et des particules, la théorie effective de la QCD à basse énergie est
considérée. La convergence est étudiée et des applications sont faites aux extrapolations en masse
des simulations de QCD sur réseau. Combinée aux propriétés d'analyticité, elle est appliquée à la
recherche de physique au delà du modèle standard à basse énergie comme les courants droits. Des
approches aux confinements en QCD dans la limite du grand nombre de couleurs sont développées qui
conduisent à des équations intégrales pour la boucle de Wilson.
Finalement des études de modèles solubles exactement sont effectuées.
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