Quasiparticle states in well deformed atomic nuclei within a self-consistent microscopic approach

Cette thèse porte sur l’étude de la structure à basse énergie des noyaux atomiques loin des fermetures de couches, essentiellement dans les régions des terres rares et des actinides. Plus particulièrement, la plupart des états stationnaires de basse énergie peuvent être interprétés comme des membres de bandes de rotation construites sur des configurations de type multi-quasiparticules appelées têtes de bande. Parmi les modèles existants de structure nucléaire, ceux du type « champ moyen et au-delà » sont particulièrement adaptés aux études de spectroscopie de basse énergie dans les noyaux bien déformés. Tandis que la structure et les propriétés des têtes de bande ont été largement étudiées par des modèles de champ moyen autocohérent dans les noyaux pairs en neutrons et en protons, ce n’est que depuis environ une quinzaine d’années que sont étudiés les noyaux impairs (en protons ou en neutrons) dans ces modèles. Ces derniers ont encore plus rarement été développés et appliqués dans des noyaux doublement impairs. Dans ce contexte, la thèse s’intéresse à ces excitations de type multi-quasiparticules, calculées dans l’approximation Skyrme-Hartree-Fock avec corrélations d’appariement, au travers de deux études principales partiellement publiées. Dans la première, les états de deux quasiparticules dans les noyaux pairs-pairs et impairs-impairs sont groupés en doublets dits de Gallagher et Gallagher-Moszkowski, respectivement, où les spins des deux nucléons sont alignés et antialignés. Les spectres de têtes de bandes sont tout d’abord calculés dans une approche avec blocking autocohérent, symétries axiale et de parité, et commentés en fonction des spectres individuels des noyaux pairs-pairs sous-jacents dans leur état fondamental. Ces mêmes états sont ensuite calculés en perturbant le champ moyen du fondamental des noyaux pairs-pairs sousjacents et les énergies de séparation au sein des doublets sont décomposées en contributions reliées à différents termes de la fonctionnelle énergie de Skyrme. Dans la seconde étude, on s’intéresse à l’émergence possible de déformations brisant les symétries axiale ou de parité dans les états de quasiparticules de noyaux préservant ces symétries au préalable. Ces états sont calculés dans l’approximation de Koopmans et une approche perturbative est utilisée pour prédire l’apparition de ces déformations à partir des spectres individuels des noyaux pairs-pairs voisins pour lesquels on impose ces symétries. Ce même mécanisme est utilisé à grande élongation du noyau pour rendre compte de l’abaissement des première et deuxième barrières de fission du 240Pu par les brisures de symétrie axiale et de parité, respectivement. En complément de ces études, la méthode du gradient appliqué au problème à N corps nucléaire est présentée et mise en oeuvre dans un nouveau code Skyrme-Hartree-Fock-Bogoliubov. Sa mise en oeuvre ouvre un large éventail d’études nouvelles, dont l’extension de celles présentées ci-dessus. Pour cela, il a été nécessaire de s’intéresser à l’ordre normal des opérateurs utilisés (énergie cinétique, potentiel, contraintes, . . . ) vis-à-vis des quasi-vides de Bogoliubov. Une nouvelle approche diagrammatique est alors présentée pour dériver les expressions souhaitées. Les premiers résultats, notamment dans le noyau 176Lu, confirment ceux obtenus à l’approximation BCS.