Projet de recherche P6/23 (Action de recherche P6)
Le réseau proposé rassemble l'expertise belge en matière de physique nucléaire théorique et expérimentale, d'astrophysique nucléaire et de systèmes pilotés par accélérateur; le programme de recherche, mené en collaboration et de manière cohérente, sera centré sur les faisceaux d'ions radioactifs. Un ensemble de noyaux atomiques, présentant pour la plupart des rapports extrêmes entre les nombres de protons et de neutrons, sera étudié avec plusieurs partenaires européens; ces noyaux seront soigneusement sélectionnés pour considérablement améliorer la compréhension des manifestations des interactions forte, faible et électromagnétique dans le milieu nucléaire.
Il sera proposé des expériences clés sur les propriétés des noyaux exotiques au travers de mesures de décroissance, de moment et de réactivité; les études de l'interaction faible se feront quant à elles au moyen de la décroissance beta d'isotopes spécifiques. Par ailleurs, les études théoriques porteront sur des modèles à quelques corps, des descriptions en champ moyen et des modèles en couches, ainsi que sur leurs symétries. Les résultats serviront aux études de la structure nucléaire, de l'interaction faible, de l'astrophysique nucléaire, et seront également appliqués aux systèmes pilotés par accélérateur.
Forts des réalisations et de l'expertise acquises dans le cadre de l'actuel réseau PAI et conformément à la situation internationale, nous suggérons de poursuivre un programme de recherche basé sur deux axes: d'une part, un renforcement considérable de l'étude de la structure nucléaire et des interactions faibles dans le domaine des noyaux exotiques; d'autre part, l'adjonction d'expériences de capture de neutron et l'ajout d'une dimension appliquée à travers des questions de physique nucléaire fondamentale liées aux systèmes pilotés par accélérateur.
Au réseau se sont ajoutés le groupe de physique neutronique expérimentale de l'Université de Gand de même que le groupe MYRHHA du Centre d'étude de l'Énergie Nucléaire (CEN, Mol), spécialisé dans les systèmes pilotés par accélérateur. Nous accueillons également de nouveaux partenaires européens: l'Institut de Physique Nucléaire de l'Université de Cologne (Allemagne) et le Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM, Orsay, France). Leur contribution se traduit tant par l'apport d'une expertise nouvelle que par le renforcement de l'expertise existante au sein du réseau: citons entre autres une instrumentation de haut niveau en matière de détection gamma, de spectroscopie en ligne, de physique du neutron; des cibles à haute irradiation proton; des modèles nucléaires basés sur les symétries ou sur les calculs en champ moyen. La mise en exergue accrue de la recherche sur les noyaux exotiques et l'étude embryonnaire de certains aspects fondamentaux des systèmes pilotés par accélérateur ont en effet amené une réorientation du programme, et ce dès la phase en cours.
Nous prévoyons de mener une vaste campagne expérimentale sur plusieurs sites: Louvain-la-Neuve, ISOLDE-CERN (Genève, Suisse), GANIL (Caen, France) et GSI (Darmstadt, Allemagne) pour les faisceaux radioactifs et CEN, GELINA (Mol) et ILL (Grenoble, France) pour les neutrons. Des campagnes de moindre envergure sont également prévues sur d'autres installations. L'essentiel des développements théoriques sera étroitement lié aux travaux expérimentaux afin d'encourager les échanges entre ces deux pôles. Par conséquent, le programme de recherche couvrira les sujets suivants:
- étude des noyaux exotiques légers: structure, propriétés de décroissance, réactivité; effets de corrélation à quelques nucléons, structures en amas, en halo, en peau de neutrons;
- étude des noyaux semi-lourds et lourds avec une configuration en couche fermée pour les protons ou les neutrons: interactions effectives dans les noyaux de rapport N/Z extrême, coexistence de forme;
- étude des noyaux le long de la ligne N=Z: corrélations d'appariement, origine des déformations, modes de décroissance exotiques, interactions T=1 et T=0, interactions faibles;
- Mise sur pied d’interactions effectives permettant des calcules de modèle nucléaire en couches sans restrictions sur la tailles de l’espace du modèle, dans le but de mieux explorer les limites de ce modèle ; mis sur pied d’une interaction effective, sous la forme d’une fonctionnelle de densité d’énergie, en conjonction avec une méthode au-delà du champ moyen.
- étude des aspects de physique nucléaire liés aux réactions d'intérêt astrophysique;
- étude des actinides rares: structure nucléaire, capture de neutrons, systèmes pilotés par accélérateur.
Enfin, le réseau structurera la recherche belge en physique nucléaire en vue d'assurer la continuité entre le présent et la mise en service des deux principales installations de physique nucléaire actuellement en construction ou en négociation au niveau européen, FAIR-GSI et EURISOL. Ces activités garantiront la visibilité continue sur la scène internationale des groupes de recherche belges en physique nucléaire.
