De la physique few-body aux collisions d'antinoyaux // from few-body to high-energy antinuclei collision kinematics

Topic description

Sachant que les rares antinoyaux présents dans l'espace pourraient contenir des informations sur des mécanismes de production exotiques (e.g. annihilation ou désintégration de la matière noire), leur étude est devenue un domaine à fort impact, reliant physique nucléaire, astroparticule et mesures (accélérateurs). Cependant, l'interprétation des recherches actuelles et futures sur les antinoyaux est limitée par le manque de données nucléaires : les processus de diffusion à basse énergie, d'annihilation et de désintégration des antinoyaux sur la matière ordinaire sont difficiles à mesurer directement. Cela motive une stratégie fondée sur la théorie. Notre projet adopte une approche "bottom-up" : description ab initio des systèmes nucléaires et des collisions d'antimatière les plus simples à basse énergie, identification des mécanismes sous-jacents d'annihilation à plusieurs corps, puis propagation de ces contraintes à la modélisation des interactions à l'échelle du noyau et à des énergies plus élevées. Nous visons à la fois à approfondir notre compréhension des interactions matière-antimatière au niveau nucléaire et à fournir des données validées pour les outils de simulation utilisés en astroparticules et pour les accélérateurs.
Transfert entre les deux champs : nous simplifions le problème pour le ramener au cas le plus simple pouvant être traité par la méthode ab initio, car dans INCL (Intra NuclearCascade of Liège), l'annihilation de l'antideuton est identifiée comme une annihilation avec un quasi-deuton dans un noyau cible. Deux questions clés doivent être abordées en partie à l'aide de calculs ab initio : 1. Quel quasi-deutéron interagira ? 2. Quel canal de sortie en résultera ?

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Because rare antinuclei in space could carry information about exotic production mechanisms—including, potentially, dark-matter annihilation or decay—their study has become a high-impact frontier connecting nuclear physics, astroparticle physics, and collider measurements. Interpreting present and future antinuclei searches, however, is limited by a lack of key nuclear input data: low-energy scattering, annihilation, and breakup processes of antinuclei on ordinary matter are difficult to measure directly, precisely because producing and manipulating antinuclei is so challenging. This motivates a complementary, theory-driven strategy. Our project adopts a bottom-up approach: we will establish a controlled, ab initio description of the simplest low-energy antimatter nuclear systems and collisions, identify the underlying many-body mechanisms of annihilation, and then propagate these constraints to transport and event-level modeling at the many-body and higher-energy scales. In doing so, we aim to both deepen our understanding of matter–antimatter interactions at the nuclear level and deliver validated inputs for the simulation tools used in astroparticle and collider applications.
Two-way transfer between the two fields: In this project, we simplify the problem to the simplest case that can be treated by the ab initio method: in INCL the annihilation of the antideuteron is identified as an annihilation with a quasi-deuteron in a large target. Two key questions must be addressed in part using ab initio calculations:
1.Which quasi-deuteron will interact?
2.Which output channel will result?
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Service de Physique Nucléaire
Laboratoire : Laboratoire etudes et applications des reactions nucleaires (LEARN)
Date de début souhaitée : 01-10-
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : DAVID Jean-Christophe
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRFU/DPhN/LEARN
URL :

Funding category

Public/private mixed funding

Funding further details