Structure and reactions of light and medium mass nuclei with the Gamow Shell Model with Coupled Channels // Structure and reactions of light and medium mass nuclei with the Gamow Shell Model with Coupled Channels

Ce projet a pour but d’étudier la structure et les réactions des noyaux atomiques exotiques qui peuvent être faiblement liés, voire non liés. L’étude expérimentale de ces systèmes est possible à l’aide d’accélérateurs d’ions radioactifs. Ces noyaux présentent souvent des caractéristiques inhabituelles, telles que des structures en halo. Les modèles nucléaires traditionnels, efficaces pour les noyaux stables, ne parviennent pas à saisir les complexités de ces systèmes quantiques ouverts. Pour y remédier, le modèle en couches de Gamow (GSM) ainsi que son extension aux approches à canaux couplés (GSM-CC) ont été développés. Ils traitent les noyaux comme des systèmes ouverts capables d’échanger des particules et de l’énergie avec leur environnement. Cela permet une description unifiée de la structure et des réactions nucléaires, y compris les effets du continuum quantique, qui deviennent significatifs aux driplines. Ces modèles fournissent des prédictions précises qui reproduisent les données expérimentales et orientent les recherches futures, et sont suffisamment flexibles pour être appliqués à des domaines tels que les hypernoyaux, les anions atomiques et les systèmes quantiques artificiels. Le point fondamental est que les théories de la structure et des réactions y sont unifiées. Les cadres sont conçus pour être efficaces en termes de calcul et évolutifs, en tirant parti des ressources de calcul intensif et en intégrant la quantification des incertitudes afin de fournir des prédictions fiables. Le projet favorise également les collaborations internationales avec les principales installations expérimentales et contribue à la formation de jeunes scientifiques. En comblant les lacunes entre théorie et expérience, entre structure et réactions, et en s’appuyant sur la physique quantique, cette recherche fait progresser la compréhension de la matière dans des conditions extrêmes, avec de larges implications pour la science fondamentale et les technologies émergentes.


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This project investigates the structure and reactions of exotic atomic nuclei near the limits of stability, where nuclei may be weakly bound or unbound. Recent advances in radioactive-ion-beam technology enable experimental study of these rare systems, which often exhibit unusual features such as extended “halo” structures. Traditional nuclear models, effective for stable nuclei, fail to capture the complexities of these open quantum systems. To address this, the project develops and applies the Gamow Shell Model (GSM) and its extension to coupled-channel (GSM-CC) approaches, which treat nuclei as open systems able to exchange particles and energy with their environment. This enables a unified description of both nuclear structure and reactions, including the effects of the quantum continuum that become significant near the driplines. These models yield accurate predictions that align with experimental data, guide future research, and remain flexible enough to apply to areas such as hypernuclei, atomic anions, and engineered quantum systems. A key innovation is integrating structure and reaction theories, overcoming traditional divisions in the field. The frameworks are designed for computational efficiency and scalability, leveraging supercomputing resources and incorporating uncertainty quantification for reliable predictions. The project also fosters international collaborations with leading experimental facilities and contributes to the training of young scientists. By bridging gaps between theory and experiment, structure and reactions, and across quantum sciences, this research advances understanding of matter under extreme conditions, with broad implications for fundamental science and emerging technologies.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Département Grand Accélérateur National d’Ions Lourds
Laboratoire : Grand Accélérateur National d’Ions Lourds
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Physique, Sciences de l’Ingénieur, Matériaux, Énergie (PSIME)
Directeur de thèse : MICHEL Nicolas
Organisme : CNRS
Laboratoire : GANIL

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Département Grand Accélérateur National d’Ions Lourds

Master 2 physique