Quantal and dissipative aspects in nuclear structure and dynamics
Aspects quantiques et dissipatifs dans la structure et la dynamique nucléaires
Résumé
This work is devoted to the description of both quantal and statistical aspects in a coherent theoretical framework that goes beyond a mean-field approximation. It is shown that among the possible methods, the Extended mean-field theory (ETDHF) is able to describe relaxation by including correlation effects. This theory is first applied to cold and hot giant resonances. After having developed a extended version of the linear response theory the effect of collisions on the response of 40Ca is studied. It is shown that collisions contribute to the spreading width of giant resonances and become a dominant decay channel at high temperature. The generalization of these methods through the modelization of the Hamiltonian as a series of couplings in cascade has enabled to go beyond ETDHF. Thus, phenomena as multi-scale Ericson fluctuations and interferences in the nuclear response are predicted. The study of larger amplitudes requires the introduction of transport theories for the nuclear dynamics. Thus the deexcitation of hot and compressed nuclei has been studied with mean-field theories. This analysis has clarified the link between the equation of state and the dynamical expansion in finite Systems. A comparison with semi-classical has further shown the importance of quantum effects and has demonstrated the necessity to take into account nucleon collisions in a quantum framework. The possibility to apply ETDHF to nuclear dynamics in the general case is then discussed. A rapid and reliable method, tested on a schematic model is proposed to solve the extended mean-field. The application of ETDHF to the monopolar expansion of 16O has finally demonstrated the interesting perspectives of this theory for describing dissipative aspects in quantum dynamics. Finally, the introduction of quantum stochastic approaches is discussed.
Ce mémoire traite de la possibilité de reunir a la fois les aspects quantiques et statistiques dans un même cadre théorique en allant au de la du champ moyen. Il est montre que parmi les méthodes possibles, la théorie de champ moyen étendu (ETDHF) en incluant les effets des corrélations a deux corps, permet une description des phénomènes de relaxation. Cette théorie a tout d'abord été appliquée a la décroissance des résonances géantes chaudes et froides. Après avoir développe une version étendu de la théorie de réponse linéaire (RPA etendue), l'effet des collisions sur la réponse collective du 40Ca a été étudie. En particulier, il a été montré que ces collisions contribuent a la largeur d’étalement des résonances géantes, en devenant une voie de décroissance dominante a haute température. La généralisation de ces méthodes à travers une modélisation du hamiltonien nucléaire comme une série de couplages en cascade a permis d'aller au delà de ETDHF. Ainsi, des phénomènes tels que les fluctuations d'Ericson a plusieurs échelles ou des interférences dans la réponse sont prédits. L’étude des mouvements de plus grandes amplitudes requiert l'introduction des théories de transport pour la dynamique des noyaux. Ainsi, le champ moyen a permis l’étude de la désexcitation des noyaux chauds et comprimes. Cette étude a clarifié le lien entre l’équation d’état et la dynamique d'expansion dans les systèmes finis. Une comparaison avec les approches semi-classiques a de plus démontré l'importance des effets quantiques. Il est donc nécessaire de prendre en compte les collisions entre nucléons dans un cadre quantique. La possibilité d'appliquer ETDHF a la dynamique nucléaire dans un cadre général a finalement été discutée. Une méthode fiable et rapide, testée avec succès sur un modèle schématique, a été proposée pour résoudre le champ moyen étendu dans la dynamique des noyaux. L'utilisation de ETDHF pour l’étude de l'expansion monopolaire d'un noyau d'16O a finalement montré les perspectives intéressantes d'une telle théorie en décrivant les aspects dissipatifs dans une dynamique quantique. L'introduction d'une dynamique stochastique quantique allant au delà de ETDHF a finalement été discutée.