La complexité de la physique du noyau de l’atome a amené les physiciens à
développer une diversité de modèles permettant de rendre compte de données expérimentales nombreuses. Un des graals de la physique nucléaire est d’arriver à une description universelle des noyaux via un modèle unique et unifié. Les méthodes de mélange de configurations se placent dans cet objectif-là.

Dans le cadre des approches de type théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) appliquées à la physique nucléaire, une nouvelle condition influençant la formation d’agrégats de nucléons dans le noyau atomique a été mise en exergue. La profondeur du potentiel moyen dans lequel évoluent les nucléons a une incidence directe sur la localisation des orbitales nucléoniques. Le degré de localisation de ces orbitales, relativement à la distance moyenne des nucléons dans le noyau, conditionne la phase dans laquelle se trouve celui-ci : liquide quantique ou cristal de Wigner. Il permet en outre d’interpréter l’état moléculaire des noyaux comme une phase hybride, intermédiaire entre le liquide quantique et le solide.

Pour la première fois, un calcul complètement microscopique a permis de prédire les réponses multipolaires de l’uranium 238, noyau lourd et déformé. Cette étude effectuée avec l’approche QRPA en symétrie axiale illustre les progrès de la structure nucléaire théorique grâce à l’utilisation optimale des nouveaux moyens de calcul. Elle ouvre la voie vers des études systématiques attendues dans les domaines tels que l’astrophysique nucléaire.

L'étude des propriétés des noyaux dans le cadre de théories microscopiques a été menée avec succès au cours des trente dernières années au CEA - DAM Île-de-France. Forte de ces acquis, une étude systématique a été conduite pour les états de vibration et de rotation pour environ 1 700 noyaux liés possédant un nombre pair de protons (Z) et de neutrons (N) couvrant la table des éléments depuis le néon (Z = 10) jusqu'aux actinides et transactinides (Z > 90). Ces travaux de grande ampleur ont pu être menés grâce aux moyens de calcul du CCRT.

Les développements technologiques de ces dernières années ont permis de produire des noyaux de plus en plus « exotiques ». Ainsi les noyaux radioactifs présentant 28 neutrons ont pu être produits à des taux permettant leur étude. La dizaine d’années d’efforts expérimentaux et théoriques est aujourd’hui récompensée par une compréhension globale de la structure nucléaire autour du nombre magique N = 28. Cet article en présente les grandes lignes.

L’étude de la structure des noyaux connait un regain d’activité, notamment grâce aux nouvelles perspectives offertes par les faisceaux radioactifs SPIRAL puis SPIRAL2 du GANIL, aux études nécessaires pour les différents cycles électronucléaires, et au programme simulation du CEA-DAM. L’immense diversité des états du noyau rend sa modélisation extrêmement complexe. Actuellement, en physique nucléaire théorique, deux défis majeurs restent à relever : déduire l’interaction nucléon-nucléon effective dans les noyaux de l’interaction forte fondamentale et résoudre le problème à N-corps nucléaire. Le développement spectaculaire des supercalculateurs ces dernières années a permis la mise en œuvre de projets ambitieux qui ont conduit à des avancées significatives dans ces deux domaines.