Thèse Théorie de Transport Micoscopique pour la Fission Nucléaire de Haute Énergie H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation Laboratoire de recherche : CEA/LMCE - Laboratoire Matière sous conditions extrêmes - DAM Direction de la thèse : David REGNIER Début de la thèse : 2027-10-01 Date limite de candidature : 2027-03-31T23:59:59 La fission nucléaire est un phénomène physique primordial. Elle est à l'origine de la formation de nombreux noyaux de masse intermédiaire lors de la nucléosynthèse du Big Bang ou lors d'évènements cataclysmiques tels la fusion d'étoile à neutrons et les supernovae. Elle se caractérise par la déformation extrême du noyau atomique des éléments lourds et super-lourds, conduisant à sa séparation en deux noyaux plus légers, les fragments. La fission met simultanément en jeu la dynamique quantique, des effets de structure nucléaire et des phénomènes dissipatifs. Sa description microscopique se complique par la cohabitation de plusieurs échelles de temps : l'évolution lente des degrés de liberté collectifs associés à la déformation du noyau fissionnant et l'évolution rapide des degrès de liberté intrinsèques qui caractérisent les états excités dans lesquels ce dernier peut exister.

Dans le cadre de cette thèse de doctorat, nous proposons de mettre en oeuvre une théorie de transport microscopique afin d'étudier l'évolution dynamique de la fission d'actinides incluant des effets dissipatifs. Un aspect particulièrement novateur du projet sera le calcul dynamique de la température associée à ces derniers. Les observables de fission prédites par notre théorie, telles les rendements en masse et en charge, les énergies cinétiques et d'excitation des fragments, leurs moments angulaires, seront analysées en regard de données expérimentales récentes. La fission nucléaire est un phénomène physique primordial. Elle est à l'origine de la formation de nombreux noyaux de masse intermédiaire lors de la nucléosynthèse du Big Bang ou lors d'évènements cataclysmiques tels la fusion d'étoile à neutrons et les supernovae. Elle se caractérise par la déformation extrême du noyau atomique des éléments lourds et super-lourds, conduisant à sa séparation en deux noyaux plus légers, les fragments. La fission met simultanément en jeu la dynamique quantique, des effets de structure nucléaire et des phénomènes dissipatifs. Sa description microscopique se complique par la cohabition de plusieurs échelles de temps: l'évolution lente des degrés de liberté collectifs associés à la déformation du noyau fissionnant et l'évolution rapide des degrès de liberté intrinsèques qui caractérisent les états excités dans lesquels ce dernier peut exister. Lors de la thèse, le doctorant aura pour premier objectif de se familiariser avec les approches microscopiques dynamiques, les théories de transport ainsi que la physique de la fission nucléaire. Dans un second temps, il lui sera demandé de mettre en oeuvre le formalisme au coeur de son doctorat [1]. Enfin, il devra calculer les observables associées aux fragments de fission, telles les rendements, les énergies d'excitations et les énergies cinétiques. Si le temps le permet, une réflexion théorique sera menée afin d'inclure dans la description théorique des canaux de décroissance des fragments avec émissions de nucléons et de gammas. Cette thèse de doctorat demande une appétence pour la physique théorique et les développements numériques. Dans ce cadre des connaissances sur les systèmes à N-corps quantiques seront appréciées ainsi que sur les langages de programmation scientifique tels le c++ et python. Alors qu'à basse énergie le spectre des états excités du noyau est discret, il devient rapidement dense à plus haute énergie de sorte qu'il forme un continuum d'états pouvant être décrit de façon statistique. Dans ce contexte, une théorie microscopique de transport peut être formulée qui combine une description microscopique de la structure nucléaire fondée sur la méthode de Hartree-Fock-Bogoliubov sous contraintes et la méthode de la coordonnée génératrice (GCM) incluant une description statistique des excitations intrinsèques [1]. Les coordonnées collectives décrivent directement l'évolution de la forme du noyau, tandis que les excitations sont représentées par une distribution statistique locale. L'équation d'évolution de la matrice densité réduite représentant le noyau fissionnant (échelle de temps long) est obtenue et simplifiée dans le cadre de l'approximation de Markov. Cette dernière est accompagnée d'une équation locale permettant de définir la température du système, conséquence des excitations intrinsèques (échelle de temps rapide). Un aspect particulièrement novateur du projet sera le calcul dynamique de cette température. La mise en oeuvre d'une telle approche est rendue possible grâce à des développements théoriques novateurs obtenus récemment dans le cadre d'approches dynamiques dédiées à la fission de basse énergie étendant aussi l'approche GCM [2,3].

- Connaissances en mécanique quantique
- Appétence pour les théories quantiques à N-corps et la programmation scientique
- Notions en programmation C++ et/ou Python
- Aisance avec un environnement Linux
- Autonomie et force de proposition
- Capacité de présenter des résultats à l'oral comme à l'écrit