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Décrire les propriétés nucléaires ab initio en diminuant le temps de calcul


​Les théoriciens de l'Irfu ont développé de nouvelles méthodes ab initio capables de décrire un nombre croissant de noyaux. La plus récente fournit des résultats de même précision que ses concurrentes, mais avec un coût de calcul réduit d'un facteur cent.
Publié le 13 juin 2019

Les méthodes ab initio utilisées en théorie nucléaire de basse énergie prédisent les propriétés des noyaux atomiques à partir d'une description réaliste de l'interaction forte. Ces calculs ont longtemps été limités aux noyaux légers (nombre de nucléons inférieur à 12).

Depuis quinze ans, des méthodes mathématiques utilisant un état de référence de champ moyen ont permis de décrire des noyaux plus lourds, jusqu'aux isotopes de l'étain (50 protons) mais restaient limitées jusqu'à présent aux noyaux ayant un nombre spécifique de protons et de neutrons : les noyaux dits à « double couche fermée ».

Ces dernières années, des physiciens de l'Irfu ont mis au point des développements permettant d'effectuer des calculs ab initio pour des noyaux à simple couche ouverte, c'est-à-dire des noyaux dont la couche supérieure de protons ou de neutrons n'est pas complètement occupée. Ils ont ainsi pu étendre la portée des calculs ab initio de quelques dizaines à plusieurs centaines de noyaux.

Aujourd'hui, ils proposent une « théorie des perturbations à N corps de Bogoliubov » qui autorise les brisures spontanées des symétries de l'Hamiltonien nucléaire. Ce développement ouvre la voie à des calculs précis de noyaux encore plus lourds, utilisant des ressources informatiques raisonnables.

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