Physique nucléaire

Ce projet propose d’étudier l’équation d’état de la matière nucléaire et notamment sa composante dépendante de l’asymétrie, différence entre le nombre de neutrons et de protons, qui est nommée énergie de symétrie.
La connaissance de l’équation d’état de la matière nucléaire est une des questions centrales de la physique nucléaire. Cela regroupe les propriétés fondamentales du milieu nucléaire qui est présent non seulement sur terre mais aussi dans beaucoup d’objets et de phénomènes astrophysiques. Cette connaissance joue un rôle essentiel dans la compréhension et le lien qui existe entre une multitude de données concernant différents systèmes physiques et différents processus, comme les noyaux dans les expériences de laboratoire, en particulier les noyaux exotiques, les collisions d’ions lourds, la structure et l’évolution des objets compacts en astrophysique comme les étoiles à neutrons et les supernovæ.
Dans l’effondrement de la supernova l’accrétion de matière forme l’objet central appelé protoétoile à neutrons qui se refroidit par un processus d’émission de neutrinos. Une grande partie de ce processus se déroule à la surface, la neutrinosphère, qui est composée de matière chaude à basse densité et riche en neutrons. La présence de « clusters » et la « force » de l’énergie de symétrie influencent la réponse de la neutrinosphère au processus de refroidissement et donc le spectre en énergie des neutrinos détectés sur terre suite à un événement supernova.
Les collisions d’ions lourds sont l’unique moyen pour créer de la matière nucléaire à haute densité et à basse densité sous forme de clusters en laboratoire.
Nous prévoyons de réaliser des expériences de collisions d’ions lourds avec le démonstrateur du détecteur de particules chargées FAZIA (partiellement financé par SPIRAL2 Preparatory Phase, UE–FP7 Infrastructure/Projet 212692) dans la chambre à réaction du multi-détecteur INDRA qui opère depuis 1993 auprès du GANIL/SPIRAL2, à Caen. Ce dispositif permettra de détecter et d’identifier la quasi-totalité des produits de réaction avec une résolution (énergétique, angulaire, et isotopique) et une couverture angulaire unique dans le panorama mondial de la recherche en physique nucléaire.
Les principaux enjeux sont donc les suivants :
(1) Quelle est l’équation d’état de la matière nucléaire asymétrique ?
(2) Comment la matière nucléaire clustérise-t-elle à basse densité ?
Les observables seront confrontées à des modélisations pour rejeter/confirmer différentes prédictions théoriques concernant l’équation d’état de la matière nucléaire.