Le noyau de l'atome est l'un des systèmes les plus complexes de la nature : il implique des nucléons (eux-mêmes composés de quarks et gluons) fortement couplés par leurs interactions fortes et électrofaibles et est le siège de divers phénomènes émergeants (déformations, superfluidités, agrégation, ...). La physique de la structure nucléaire cherche à comprendre et prédire comment un nombre arbitraire de protons et neutrons s'auto-organisent et se désoganisent dans le noyau. En particulier, le noyau exhibe des comportements collectifs, typiquement des modes de vibration et de rotation dominant le spectre d'excitations à basse énergie, dont la description précise impacte la qualité des calculs de sections efficaces de réaction entre un nucléon et un noyau.

L'objectif de la thèse consiste à formuler et développer trois types de langage complémentaires pour décrire les excitations nucléaires collectives.

Dans le premier langage, les comportements collectifs émergent d'une description microscopique des noyaux en termes d'assemblées de nucléons en interaction. L'équipe encadrante a développé et implémenté deux approches appartenant à ce premier langage : la PGCM (projected generator coordinate method) et la QRPA (quasiparticle random phase approximation). Il s'agira dans un premier temps de profiter des ressources numériques du CEA DAM pour appliquer systématiquement ces deux approches à tous les noyaux afin de comparer leurs forces et faiblesses respectives, et dans un second temps de les raffiner.

Le deuxième langage prend la forme d'une théorie effective adoptant une résolution macroscopique pour décrire les modes collectifs dans les noyaux. Cette approche à l'avantage d'être plus précise et plus facile à déployer que le premier langage, mais nécessite toutefois ce dernier pour contraindre ses paramètres libres. La formulation et l'implémentation de ce deuxième langage constitue une autre étape du projet de thèse.

Enfin, le troisième langage cherche à décrire les phénomènes de vibration, rotation et fission en les considérant comme des processus hors équilibre. Une théorie effective peut alors se formuler en adoptant une résolution hydridynamique. La dernière étape du travail de thèse consistera en sa formulation et son implémentation.