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Université Paris-Diderot - Paris VII (2008-09-29), Berger Jean-Francois / Duguet Thomas (Dir.)
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Fonctionnelles d'energie non-empiriques pour la structure nucleaire
Vincent Rotival1, 2

La methode de la fonctionnelle de la densite d'energie (EDF) est un outil de choix pour l'etude de la structure nucleaire a basse energie, car elle permet des calculs de noyaux finis aussi bien pour des systemes stables connus experimentalement dont les proprietes sont reproduites avec une bonne precision, que pour des noyaux qui ne peuvent encore etre produits mais sont predits theoriquement. Dans la premiere partie de cette these, une nouvelle methode quantitative est introduite pour caracteriser l'existence et les proprietes des halos dans les noyaux moyens et lourds, ainsi que pour etudier l'impact des correlations d'appariement ou du choix de la fonctionnelle d'energie sur leur formation. Il apparait que la solidite de ces resultats est limitee par le faible pouvoir predictif des fonctionnelles utilisees jusqu'a present qui sont ajustees sur des donnees experimentales. Dans la seconde partie de ce memoire, nous entreprenons la construction de fonctionnelles non-empiriques qui reposent sur un nouveau paradigme pour les forces nucleon-nucleon dans le vide, a savoir les interactions low-momentum engendrees par l'application des methodes du groupe de renormalisation. Ces potentiels a coeur mou sont utilises comme point de depart d'une strategie a long terme faisant le lien entre les techniques modernes de resolution du probleme a N corps et les methodes EDF. Nous donnons ainsi des perspectives pour construire differentes realisations d'un modele non-empirique d'interaction incluant les effets de milieu a differents niveaux d'approximation et pouvant etre traite dans les codes dedies a la structure nucleaire. Dans ce memoire, la premiere etape de ce travail est initiee par l'ajustement d'une representation operatorielle des forces low-momentum dans le vide realise au moyen d'un algorithme parallele d'intelligence artificielle. Les premiers resultats mettent en valeur la possibilite d'incorporer la physique necessaire a la structure de basse energie dans ce vertex gaussien.
1:  DAM/DIF - DAM Île-de-France
2:  NSCL - National Superconducting Cyclotron Laboratory
forces nucleaire – EDF – champ moyen

Non-empirical energy functionals for nuclear structure
The energy density functional (EDF) formalism is the tool of choice for large-scale low-energy nuclear structure calculations both for stable experimentally known nuclei whose properties are accurately reproduced and systems that are only theoretically predicted. We highlight in the present dissertation the capability of EDF methods to tackle exotic phenomena appearing at the very limits of stability, that is the formation of nuclear halos. We devise a new quantitative and model-independent method that characterizes the existence and properties of halos in medium- to heavy-mass nuclei, and quantifies the impact of pairing correlations and the choice of the energy functional on the formation of such systems. These results are found to be limited by the predictive power of currently-used EDFs that rely on fitting to known experimental data. In the second part of this dissertation, we initiate the construction of non-empirical EDFs that make use of the new paradigm for vacuum nucleon-nucleon interactions set by so-called low-momentum interactions generated through the application of renormalization group techniques. These soft-core vacuum potentials are used as a stepstone of a long-term strategy which connects modern many-body techniques and EDF methods. We provide guidelines for designing several non-empirical models that include in-medium many-body effects at various levels of approximation, and can be handled in state-of-the art nuclear structure codes. In the present work, the first step is initiated through the adjustement of an operatorial representation of low-momentum vacuum interactions using a custom-designed parallel evolutionary algorithm. The first results highlight the possibility to grasp most of the relevant physics for low-energy nuclear structure using this numerically convenient gaussian vertex.
nuclear forces – EDF – mean field

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