Contexte :

Depuis une vingtaine d’années, des études sont menées au Service de Physique Nucléaire du Centre DAM Ile de France sur les mécanismes de réaction directe et d’émission de pré-équilibre en suivant une approche dite microscopique, c’est à- dire qui met en jeu une description quantique des noyaux en interaction au niveau des degrés de liberté nucléoniques. Des avancées ont récemment été réalisées dans le cadre des réactions induites par neutron sur des actinides pour des énergies jusqu’à 18~MeV. L’approche microscopique utilisant les résultats de structure du modèle de la Quasi-Particle Random Phase approximation a permis d’expliquer et de résoudre le problème de la sous-estimation de l’émission neutron à haute énergie, mais aussi de mieux décrire les voies de réaction (n,xnγ) et notamment la voie (n,2n). Par ailleurs, les modèles développés ont été appliqués à des études plus fondamentales afin d’interpréter des expériences réalisées en cinématique inverse mettant en jeu des faisceaux de noyaux exotiques (voir, par exemple). De manière générale, ces approches microscopiques de réaction nucléaire établissent un lien direct entre les résultats de structure nucléaire pure et des sections efficaces pour des réactions induites par nucléons.
Cependant, la description microscopique de l’émission de pré-équilibre tient, pour le moment, seulement compte des excitations à un phonon (excitations intrinsèques du noyau les plus fondamentales). La collision entre un noyau et un nucléon génère des transitions vers les excitations de la cible. Pour de faibles transferts d’énergie, typiquement entre 0 et 10 MeV, les transitions vers des états à un phonon sont dominantes. Lorsque les transferts d’énergie croissent, les excitations à deux phonons deviennent nombreuses et peuvent contribuer fortement à la réaction. Ce mécanisme est dit du deuxième ordre, car il fait intervenir deux fois l’interaction effective entre un nucléon du noyau et le nucléon projectile. Son importance relative à celui du premier ordre (excitations à un phonon) croît quand l’énergie transférée augmente jusqu’à devenir dominant pour une énergie d’excitation donnée, qui dépend du noyau considéré. Cette limite est particulièrement basse dans le cas des actinides.

Objectif du post-doctorat :

Des études ont déjà été entreprises afin de modéliser ces excitations à deux phonons. Le développement de nouveaux codes pour la résolution des équations couplées pour la diffusion, et généralisant le calcul de potentiels microscopiques, objet d’une thèse au Service de Physique Nucléaire, rendra possible le calcul exact des couplages entre états à un phonon et deux phonons. Ce calcul est la brique élémentaire d’une détermination des sections efficaces de pré-équilibre pour des énergies incidente au-delà de 12 MeV (pour les actinides). Par ailleurs, des travaux ont été entrepris, en commun avec le LLNL, afin d’affiner le calcul au premier ordre et de d’estimer la contribution du second ordre. Le projet postdoctoral s’inscrit dans la continuité de ces études et aura comme objet un calcul complet des contributions du second ordre. Dans un premier temps, les recherches se focaliseront sur quelques noyaux sphériques, noyaux « laboratoires » qui permettent de tester et valider la méthode, puis porteront sur les réactions sur des cibles déformées, dont les actinides font partie.

Contact :

Marc DUPUIS – CEA/DIF – Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon – 01 69 26 40 00