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Astrophysique nucléaire

Le groupe s’intéresse à différents phénomènes astrophysiques avec une forte implication de processus nucléaires. La synthèse des éléments lors du Big Bang, dans les étoiles ou par le rayonnement cosmique est un des piliers des études effectuées ces dernières années. En outre, pour compléter ces études par la physique observationnelle, une autre activité du groupe est l’astronomie gamma associée à des sites de nucléosynthèse.

- Cosmologie et nucléosynthèse.
Dans les théories visant à fournir une description
quantique de la gravitation, il apparait ``naturellement’’
des extensions "tenso-scalaires" à
la Relativité Générale et que les constantes fondamentales
pourraient varier avec le temps et l’espace.
Nous utilisons la nucléosynthèse primordiale (Big-Bang) et
stellaire pour contraindre cette nouvelle physique.

- Nucléosynthèse dans les novae.
La nucléosynthèse dans les novae produit
de nombreux isotopes émetteurs gamma
qui pourraient être détectable par satellite.
Par comparaison entre modèles et observations, il serait ainsi
possible de progresser dans la compréhension de la physique
des novae.
Les novae sont le seul site astrophysique explosif pour lequel,
l’ensemble des taux de réaction thermonucléaire pourra bientôt
être entièrement déduit de données expérimentales.
Nous contribuons aux progrès dans ce domaine par l’étude
expérimentale des réactions nucléaires impliquées, leur
implémentations dans les modèles astrophysiques
et les éventuelles observations satellitaires.

- Réactions nucléaires d’intérêt astrophysique.
En collaboration avec différents groupes impliqués en astrophysique nucléaire (français et étrangers), le groupe étudie différentes sections efficaces de réactions intervenant dans les processus de nucléosynthèse stellaire : combustion stellaire centrale de l’hélium 12C(α,γ)16O ; production de neutrons dans les étoiles 13C(α,n)<sup16O ; destruction d’26Al dans les étoiles massives ; destruction de 18F par les novae 18F(p,α)15O ; réactions de captures de particules α intervenant dans le processus p.

- Rayons cosmiques et particules solaires de haute énergie.
A côté des processus thermiques de nucléosynthèse stellaire, les réactions nucléaires induites par des particules accélérées jouent un rôle important dans des sites variés, comme les éruptions solaires, le rayonnement cosmique galactique et éventuellement lors de la formation du système solaire. Le groupe étudie en particulier les émissions gamma générées par des collisions nucléaires de ces particules non thermiques, à la fois pour interpréter des données spatiales liées à l’activité solaire et pour préparer de nouvelles observations de divers sites astrophysiques. Ainsi une future détection de l’émission gamma produite par interaction des rayons cosmiques avec le gaz interstellaire permettrait d’étudier tant l’origine du rayonnement cosmique que les différentes phases du milieu interstellaire.

- Instrumentation spatiale pour le futur.
L’astronomie gamma dans le domaine d’energie du MeV est très prometteuse pour élucider de nombreuses questions fondamentales.
Cependant, si la physique est riche, les observations présentent de grands défis instrumentaux du fait du bruit de fond instrumental très élevé dans ce domaine d’énergie. Pour avancer dans les connaissances et les découvertes, un gain en sensibilité par rapport aux instruments gamma actuels est nécessaire. Le groupe travaille à l’élaboration de futures missions spatiales à travers des simulations et des travaux expérimentaux sur des matériaux détecteurs de nouvelle génération.