Réactions avec des antiprotons dans la théorie des collisions froides nucléaires

Les nouvelles expériences sur les antiprotons menées à l'AD du CERN ont de nouveau suscité un intérêt pour les études théoriques des systèmes nucléaires contenant des antiprotons. Dans une tentative ambitieuse, l'expérience PUMA (antiProton Unstable Matter Annihilation) vise à étudier les propriétés de surface des noyaux stables et instables à l’aide de sondes antiprotoniques. Afin d'apporter un soutien théorique à cette expérience, nous utilisons la No-Core Shell Model/Resonating Group Method (NCSM/RGM) pour établir un cadre entièrement ab initio pour l’étude des systèmes antiproton-noyau à basse énergie. Nous commençons par mettre en évidence certains aspects intéressants de la physique des antiprotons, notamment la formation d'atomes exotiques et l'annihilation en mésons. Après avoir discuté des éléments de l’interaction nucléon-antinucléon, nous présentons une description détaillée du formalisme NCSM/RGM adapté à l’étude de ces systèmes. Plus précisément, nous expliquons comment nous avons modifié le formalisme en supprimant l’antisymétrisation de la fonction d’onde totale sous l’échange de particules entre les constituants du projectile et de la cible. Nous constatons que l’interaction nucléon-antinucléon présente des éléments de matrice à deux corps significativement plus grands que ceux de l’interaction nucléon-nucléon. Il est donc nécessaire d’atteindre des espaces modèles exceptionnellement grands pour assurer la convergence du potentiel NCSM/RGM, qui est développé sur une base d’oscillateur harmonique. Par ailleurs, l’introduction de cette forte interaction nucléon-antinucléon dans le formalisme NCSM/RGM entraîne certains artefacts numériques. Nous tentons d'expliquer leur origine et proposons également une approche pour surmonter ces problèmes. Nous présentons nos résultats pour des systèmes antiprotoniques ayant pour cibles le proton, le deutéron, le triton, l’hélium-3 et l’hélium-4. Ceux-ci incluent des observables telles que le déphasage, les énergies des états quasi-liés atomiques et nucléaires, la longueur de diffusion, et la section efficace de réaction. Ce travail démontre l’applicabilité de la méthode à ces systèmes et fournit un cadre qui peut être étendu à des systèmes antiprotoniques plus lourds.