Projet de recherche P7/12 (Action de recherche P7)
L’objectif principal du réseau « Belgian Research Initiative on eXotic nuclei (BriX) network » est l’étude d’atomes et de noyaux présentant un rapport proton-neutron inhabituel, appelés noyaux exotiques. La recherche proposée repose sur quatre thèmes : les réactions et la structure nucléaires, l’astrophysique nucléaire, les interactions fondamentales, et la physique atomique. Les études expérimentales et théoriques que nous proposons sont à la jonction de ces différents domaines. Des expériences clés, pour lesquelles une instrumentation particulière et de nouvelles technologies seront utilisées et développées, recouvrent des études de décroissance et de spectroscopie laser, des mesures de moments, d’excitation Coulombienne, ainsi que d’autres réactions impliquant des noyaux exotiques. Les études théoriques seront consacrées aux modèles à peu de corps, aux descriptions au-delà du champ moyen, au modèle en couches et aux symétries en physique nucléaire. Elles impliqueront également des modèles globaux pour l’astrophysique nucléaire, ainsi que des corrélations atomiques relativistes dans des systèmes multi-électrons. Outre ces domaines, et afin de renforcer le futur de cette recherche, une étude technique du projet ISOL@MYRRHA, ainsi que de ses applications en physique, seront réalisées.
Les partenaires belges (K.U. Leuven, ULB, UGent, ULg et SCK.CEN) et étrangers (GANIL (France), CEA/IRFU-Saclay (France), GSI-Darmstadt (Allemagne) et UKöln (Allemagne)) travailleront dans le cadre du réseau BriX. En combinant les expertises des différents partenaires de ce réseau, les possibilités offertes par les grandes infrastructures européennes (essentiellement ISOLDE-CERN, GANIL et GSI), les nouvelles techniques expérimentales et théoriques développées durant la phase précédente des PAI avec les nouvelles opportunités de l’accélérateur MYRRHA, nous identifions trois objectifs principaux, qui comptent parmi les recommandations à long terme du NuPECC. Nos projets sont :
- étudier les noyaux exotiques pour améliorer notre connaissance des interactions forte et faible dans les noyaux, et pour améliorer la qualité et le pouvoir de prédiction des modèles théoriques ;
- étudier la structure atomique des noyaux exotiques, en incluant les éléments lourds, tester et valider les modèles théoriques associés, et fournir une interprétation aux données obtenues par spectroscopie laser ;
- faire usage des opportunités uniques offertes par l’accélérateur de protons MYRRHA, installé en Belgique, en contribuant à son développement.
Par rapport à la phase précédente, le réseau a été étendu à plusieurs groupes belges de physique atomique (ULB et ULg), d’astrophysique nucléaire (ULB), de spectroscopie nucléaire (ULB) et de théorie des réactions (UGent). Le groupe français de CEA/IRFU Saclay rejoint notre réseau et apportera son expertise and théorie nucléaire, réactions nucléaires, études de fission et d’éléments superlourds. Le projet BriX combine donc des expertises dans de nombreux domaines (physique nucléaire théorique et expérimentale, astrophysique nucléaire, et physique atomique) et formera une collaboration centrée autour des recherches impliquant des ions radioactifs. En collaboration avec les partenaires internationaux, quelques noyaux présentant des rapports neutrons/protons inhabituels seront étudiés dans les buts suivants :
- étudier leur structure nucléaire, et les sections efficaces dans la région des noyaux légers, des noyaux proches des fermetures de couches en neutrons et/ou protons, et des noyaux lourds ;
- examiner leur réponse aux sondes fortes et électrofaibles pour rassembler les informations utiles à leur équation d’état ;
- tester les interactions fondamentales par leurs caractéristiques de décroissance ;
- explorer leurs propriétés atomiques, y compris pour les éléments lourds ;
- analyser les propriétés des noyaux importants pour l’astrophysique nucléaire.
D’importants travaux de recherche expérimentale sont prévus auprès des infrastructures de ISOLDE-CERN (Suisse), GANIL (France) et GSI (Allemagne), qui disposent de faisceaux radioactifs. Des projets d’envergure plus réduite sont prévus dans d’autres laboratoires. Les principaux efforts théoriques seront étroitement liés au programme expérimental, pour favoriser les échanges entre expérimentateurs et théoriciens.
Le réseau proposé suivra étroitement le développement des faisceaux radioactifs de la prochaine génération EURISOL et FAIR, et garantira aux groupes de recherches belges une importante visibilité internationale dans la recherche en physique atomique et nucléaire, et en astrophysique.
