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The covariant density functional (CDF) theory with a few number of parameters has been successfully employed to describe ground-state and excited-states of nuclei over the entire nuclear landscape for A > 12. It describes finite nuclear systems with a universal hadronic Lagrangian, which is solved considering the relativistic-Hartree-Fock-Bologuibov approach (RHFB). This model is also employed for the study of compact stars, since it can be extended to high densities where special relativity cannot be ignore. This model can also be extended to include the contribution of hyperons and as well as other exotic particles. In this work, the description and some predictions based on RHFB approach for nuclei under extreme conditions of mass, isospin and temperature are presented.In the first part, we explore the occurrence of spherical shell closures for superheavy nuclei, where shell closures are characterized in terms of two-nucleon gaps. The results depend slightly on the effective Lagrangians used, but the magic numbers beyond ^{208}Pb are generally predicted to be Z = 120 and 138 for protons, and N = 172, 184, 228, and 258 for neutrons. Shell effects are sensitive to various terms of the mean-field, such as the spin-orbit coupling, the scalar and the effective masses, as well as the Lorentz-tensor interaction. These terms have different weights in the effective Lagrangians employed, explaining the (relatively small) variations in the predictions. Employing the most advanced RHFB model, we founded that the nuclide ^{304}120 is favored as being the next spherical doubly-magic nucleus beyond ^{208}Pb.In the second part, we investigate the formation of new shell gaps in intermediate mass neutron-rich nuclei, and analyze the role of the Lorentz pseudo-vector and tensor interactions. Based on the Foldy-Wouthuysen transformation, we discuss in detail the role played by the different terms of the Lorentz pseudo-vector and tensor interactions in the appearance of the N=16, 32 and 34 shell gaps. The nuclei ^{24}O, ^{48}Si and ^{52,54}Ca are predicted with a large shell gap and zero (^{24}O, ^{52}Ca) or almost zero (^{48}Si, ^{54}Ca) pairing gap, making them candidates for new magic numbers in neutron rich nuclei. We find that the Lorentz pseudo-vector and tensor interactions induce very specific evolutions of single-particle energies, which could clearly sign their presence and reveal the need for relativistic approaches with exchange interactions.In the last part, we study the phase transitions and thermal excitations of both stable and weakly-bound nuclei. The predictions of various relativistic Lagrangians and different pairing interactions are discussed. The critical temperature of the pairing transition is found to depend linearly on the zero-temperature pairing gap, and this dependence is similar for a zero-range or a finite-range pairing interaction. The present calculations show interesting features of the pairing correlations at finite temperature, such as the pairing persistence and pairing re-entrance phenomena. Also, we analyze the thermal response of some nuclei.In conclusion, the work presented in this thesis shown interesting and new results for three of the most important questions in nuclear physics: the quest for a new island of stability in the superheavy region, the appearance of new magic numbers in exotic nuclei, and the response of finite-systems to thermal excitations.; La théorie covariance de la fonctionnelle de la densité (CDF), basée sur un petit nombre de paramètres ajustables, a été utilisée avec succès pour décrire l’état fondamental et les états excités des noyaux de la carte nucléaire, pour A>12. Cette approche permet de décrire les systèmes nucléaires finis avec un Lagrangien hadronique universel résolu dans le cadre de l'approche Relativiste-Hartree-Fock-Bologuibov (RHFB). Ce modèle est également utilisé pour l'étude des étoiles compactes, car il peut être étendu à des densités élevées où la relativité restreinte ne peut pas être ignoré. Ce modèle peut également être étendu pour inclure la contribution des hypérons et ainsi que d'autres particules exotiques. Dans ce travail, la description et des prédictions basées sur l'approche RHFB pour les noyaux dans des conditions extrêmes de la masse, d'isospin et de température sont présentés.Dans la première partie de cette thèse, nous explorons l'apparition de nouvelles fermetures de couches sphériques pour des noyaux super-lourds, où les fermetures de couches sont caractérisées en termes de gap à deux nucléons. Les résultats dépendent légèrement des Lagrangians effectifs utilisés, mais les nombres magiques au-delà de ^{208} Pb sont prédit pour un nombre de protons Z=120 et 138, et pour un nombre de neutrons N=172, 184, 228, et 258. Les effets de couche sont sensibles à différents termes de champ de moyen, tels que le couplage spin-orbite, la masse scalaire et la masses effective, ainsi que l'interaction de tensorielle de Lorentz. Ces termes ont des poids différents dans les Lagrangians effectifs employées, expliquant les variations, somme toute petites, dans leurs prédictions. Employant le modèle RHFB le plus avancé, nous avons trouvé que le nucléide ^{304} 120 est favorisée comme étant le prochain noyau sphérique doublement magique au-delà de ^{208} Pb.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous étudions l'apparition de nouveaux nombres magiques pour les noyaux de masse intermédiaire riches en neutrons, et nous analysons le rôle des interactions pseudo-vecteur et de tensorielle de Lorentz. Basé sur la transformation de Foldy-Wouthuysen, nous discutons en détail le rôle joué par les différents termes des interactions pseudo-vecteur et de tensorielle de Lorentz. Dans l'apparition des nouveaux nombres magiques N=16 , 32 et 34. Les noyaux ^{24} O ^{48} Si et ^{52,54} Ca sont prédits avec un grand gap au niveau de Fermi et un gap d'appariement zéro (^{24} O,^{54}Ca ) ou quasi-nul (^{48} Si,^{54} Ca), les rendant candidats pour de nouveaux nombres magiques des noyaux riches en neutrons. Nous constatons que les interactions de Lorentz pseudo-vecteur et tensorielle induisent des évolutions très spécifiques des énergies à une particule, ce qui pourrait signer la présence et la nécessité d'approches relativistes avec des interactions d'échanges de mésons.Dans la dernière partie de cette thèse, nous étudions les transitions de phase et excitations thermiques des deux noyaux stables et faiblement liés. Les prédictions de divers Lagrangiens relativistes et des différentes interactions d'appariement sont discutées. La température critique de la transition d'appariement dépend linéairement du gap d'appariement à température nulle, et cette dépendance est similaire pour une interaction de portée nulle ou bien finie. Les calculs présentés montrent des caractéristiques intéressantes des corrélations d'appariement à température finie, comme la persistance d'appariement et les phénomènes de re-entrance superfluide. En outre, nous analysons la réponse thermique de certains noyaux.En conclusion, le travail présenté dans cette thèse montre des résultats très intéressants et nouveaux pour trois des questions les plus importantes en physique nucléaire: la quête d'un nouvel îlot de stabilité dans la région des super-lourds, l'apparition de nouveaux nombres magiques dans les noyaux exotiques, et la réponse d'un système finis aux excitations thermiques.

It is matter of a critical methodological study of the calorimetry and the thermometry of hot nuclei produced by collisions Xe+ Sn between 25 and 100 MeV/u. The apparatus of hot nucleus physical characterization is the four pi detector array INDRA. This study was made by using the event generators GEMINI, SIMON and HIPSE and a data-processing filter simulating the complete operation of the multidetector. An alternative method of calorimetry was proposed and partially validated with the help of th event generator HIPSE., Il s'agit d'une étude méthodologique critique de la calorimétrie et de la thermométrie de noyaux chauds formés lors de collisions Xe+ Sn entre 25 et 100 MeV/u. L'instrument de caractérisation physique des noyaux chauds est le multidétecteur 4 pi INDRA. Cette étude a été faite en utilisant les générateurs d'événements GEMINI, SIMON et HIPSE et un filtre informatique simulant le fonctionnement complet du multidétecteur.Une méthode alternative de calorimétrie a été proposée et partiellement validée à l'aide du générateur d'événements HIPSE.

Measured hard photon multiplicities from second-chance nucleon-nucleon collisions are used in combination with a kinetic thermal model, to estimate the break-up times of excited nuclear systems produced in nucleus-nucleus reactions at intermediate energies. The obtained nuclear break-up time for the $^{129}${Xe} + $^{nat}${Sn} reaction at 50{\it A} MeV is $\Delta$$\tau$ $\approx$ 100 -- 300 fm/$c$ for all reaction centralities. The lifetime of the radiating sources produced in seven other different heavy-ion reactions studied by the TAPS experiment are consistent with $\Delta$$\tau$ $\approx$ 100 fm/$c$, such relatively long thermal photon emission times do not support the interpretation of nuclear breakup as due to a fast spinodal process for the heavy nuclear systems studied., Comment: 11 pages, 9 figures, submitted to EPJA

This work is devoted to the description of both quantal and statistical aspects in a coherent theoretical framework that goes beyond a mean-field approximation. It is shown that among the possible methods, the Extended mean-field theory (ETDHF) is able to describe relaxation by including correlation effects. This theory is first applied to cold and hot giant resonances. After having developed a extended version of the linear response theory the effect of collisions on the response of 40Ca is studied. It is shown that collisions contribute to the spreading width of giant resonances and become a dominant decay channel at high temperature. The generalization of these methods through the modelization of the Hamiltonian as a series of couplings in cascade has enabled to go beyond ETDHF. Thus, phenomena as multi-scale Ericson fluctuations and interferences in the nuclear response are predicted. The study of larger amplitudes requires the introduction of transport theories for the nuclear dynamics. Thus the deexcitation of hot and compressed nuclei has been studied with mean-field theories. This analysis has clarified the link between the equation of state and the dynamical expansion in finite Systems. A comparison with semi-classical has further shown the importance of quantum effects and has demonstrated the necessity to take into account nucleon collisions in a quantum framework. The possibility to apply ETDHF to nuclear dynamics in the general case is then discussed. A rapid and reliable method, tested on a schematic model is proposed to solve the extended mean-field. The application of ETDHF to the monopolar expansion of 16O has finally demonstrated the interesting perspectives of this theory for describing dissipative aspects in quantum dynamics. Finally, the introduction of quantum stochastic approaches is discussed., Ce mémoire traite de la possibilité de reunir a la fois les aspects quantiques et statistiques dans un même cadre théorique en allant au de la du champ moyen. Il est montre que parmi les méthodes possibles, la théorie de champ moyen étendu (ETDHF) en incluant les effets des corrélations a deux corps, permet une description des phénomènes de relaxation. Cette théorie a tout d'abord été appliquée a la décroissance des résonances géantes chaudes et froides. Après avoir développe une version étendu de la théorie de réponse linéaire (RPA etendue), l'effet des collisions sur la réponse collective du 40Ca a été étudie. En particulier, il a été montré que ces collisions contribuent a la largeur d’étalement des résonances géantes, en devenant une voie de décroissance dominante a haute température. La généralisation de ces méthodes à travers une modélisation du hamiltonien nucléaire comme une série de couplages en cascade a permis d'aller au delà de ETDHF. Ainsi, des phénomènes tels que les fluctuations d'Ericson a plusieurs échelles ou des interférences dans la réponse sont prédits. L’étude des mouvements de plus grandes amplitudes requiert l'introduction des théories de transport pour la dynamique des noyaux. Ainsi, le champ moyen a permis l’étude de la désexcitation des noyaux chauds et comprimes. Cette étude a clarifié le lien entre l’équation d’état et la dynamique d'expansion dans les systèmes finis. Une comparaison avec les approches semi-classiques a de plus démontré l'importance des effets quantiques. Il est donc nécessaire de prendre en compte les collisions entre nucléons dans un cadre quantique. La possibilité d'appliquer ETDHF a la dynamique nucléaire dans un cadre général a finalement été discutée. Une méthode fiable et rapide, testée avec succès sur un modèle schématique, a été proposée pour résoudre le champ moyen étendu dans la dynamique des noyaux. L'utilisation de ETDHF pour l’étude de l'expansion monopolaire d'un noyau d'16O a finalement montré les perspectives intéressantes d'une telle théorie en décrivant les aspects dissipatifs dans une dynamique quantique. L'introduction d'une dynamique stochastique quantique allant au delà de ETDHF a finalement été discutée.

This work is devoted to the description of both quantal and statistical aspects in a coherent theoretical framework that goes beyond a mean-field approximation. It is shown that among the possible methods, the Extended mean-field theory (ETDHF) is able to describe relaxation by including correlation effects. This theory is first applied to cold and hot giant resonances. After having developed a extended version of the linear response theory the effect of collisions on the response of 40Ca is studied. It is shown that collisions contribute to the spreading width of giant resonances and become a dominant decay channel at high temperature. The generalization of these methods through the modelization of the Hamiltonian as a series of couplings in cascade has enabled to go beyond ETDHF. Thus, phenomena as multi-scale Ericson fluctuations and interferences in the nuclear response are predicted. The study of larger amplitudes requires the introduction of transport theories for the nuclear dynamics. Thus the deexcitation of hot and compressed nuclei has been studied with mean-field theories. This analysis has clarified the link between the equation of state and the dynamical expansion in finite Systems. A comparison with semi-classical has further shown the importance of quantum effects and has demonstrated the necessity to take into account nucleon collisions in a quantum framework. The possibility to apply ETDHF to nuclear dynamics in the general case is then discussed. A rapid and reliable method, tested on a schematic model is proposed to solve the extended mean-field. The application of ETDHF to the monopolar expansion of 16O has finally demonstrated the interesting perspectives of this theory for describing dissipative aspects in quantum dynamics. Finally, the introduction of quantum stochastic approaches is discussed.; Ce mémoire traite de la possibilité de reunir a la fois les aspects quantiques et statistiques dans un même cadre théorique en allant au de la du champ moyen. Il est montre que parmi les méthodes possibles, la théorie de champ moyen étendu (ETDHF) en incluant les effets des corrélations a deux corps, permet une description des phénomènes de relaxation. Cette théorie a tout d'abord été appliquée a la décroissance des résonances géantes chaudes et froides. Après avoir développe une version étendu de la théorie de réponse linéaire (RPA etendue), l'effet des collisions sur la réponse collective du 40Ca a été étudie. En particulier, il a été montré que ces collisions contribuent a la largeur d’étalement des résonances géantes, en devenant une voie de décroissance dominante a haute température. La généralisation de ces méthodes à travers une modélisation du hamiltonien nucléaire comme une série de couplages en cascade a permis d'aller au delà de ETDHF. Ainsi, des phénomènes tels que les fluctuations d'Ericson a plusieurs échelles ou des interférences dans la réponse sont prédits. L’étude des mouvements de plus grandes amplitudes requiert l'introduction des théories de transport pour la dynamique des noyaux. Ainsi, le champ moyen a permis l’étude de la désexcitation des noyaux chauds et comprimes. Cette étude a clarifié le lien entre l’équation d’état et la dynamique d'expansion dans les systèmes finis. Une comparaison avec les approches semi-classiques a de plus démontré l'importance des effets quantiques. Il est donc nécessaire de prendre en compte les collisions entre nucléons dans un cadre quantique. La possibilité d'appliquer ETDHF a la dynamique nucléaire dans un cadre général a finalement été discutée. Une méthode fiable et rapide, testée avec succès sur un modèle schématique, a été proposée pour résoudre le champ moyen étendu dans la dynamique des noyaux. L'utilisation de ETDHF pour l’étude de l'expansion monopolaire d'un noyau d'16O a finalement montré les perspectives intéressantes d'une telle théorie en décrivant les aspects dissipatifs dans une dynamique quantique. L'introduction d'une dynamique stochastique quantique allant au delà de ETDHF a finalement été discutée.

Hot nuclei are formed in heavy ion collisions covering the Fermi energy domain. According to the excitation energy deposited into these nuclei, several de-excitation processes can be observed, in particular the emission of complex fragments (Z ≥ 3) which remains poorly understood. The GANIL facility offers the possibility to cover the excitation function for the Ar on Ni reaction over a broad energy range from 32 to 95 MeV/u where the hot nuclei evolve from classical “evaporation” to complete “vaporization” into light particles (neutrons,isotopes of H, He). The study of reaction mechanisms shows that from peripheral to central collisions the total cross section is dominated by binary dissipative collisions. Both partners coming from well-characterized events with the INDRA detector are reconstructedusing the “Minimum Spanning Tree” method. Thus excitation energy up to 20 MeV/A are reached in the most violent collisions at the highest bombarding energy. The deposited energy is not shared in the mass ratio between the quasi-projectile and the quasi-target,the quasi-projectile being hoter. For total excitation energies ranging roughly from 2 to 8 MeV/A, the proportion of “multifragmentation” events increases to reach a plateau at about 10 MeV/A due to the rising probability to have complete “vaporization” of the system above 8 MeV/A. The steady increase of the temperature extracted from the double isotopic He-Liratios with excitation energy for the quasi-projectile suggests a progressive evolution of the de-excitation processes as predicted by statistical models. No signal of first order liquid-gas phase transition is seen in our data., Les collisions d'ions lourds aux énergies de Fermi conduisent à la formation de noyaux chauds. Selon l'énergie d'excitation mise en jeu, plusieurs modes de décroissance sont observés, en particulier une émission de fragments complexes (Z>2), dont l'origine est encore mal comprise. Le GANIL permet d'explorer sur une large gamme en énergie, entre 32 et 95 MeV/u, la fonction d'excitation du système Ar+Ni depuis l'« évaporation » jusqu'à la «vaporisation » complète des noyaux chauds en particules légères (neutrons, isotopes de H, He). L'analyse des mécanismes de réaction a montré, pour des petits paramètres d'impact, la domination des collisions binaires très inélastiques. Ces dernières ont motivé une analyse en deux sources, des événements bien mesurés par le détecteur INDRA, à l'aide d'une méthode de reconstruction fondée sur l'«arbre minimum». Des énergies d'excitation voisines de 20 MeV/A sont atteintes, à 95 MeV/u, dans les collisions centrales. Pour les collisions violentes, le partage de l'énergie n'est plus équilibrée entre les deux partenaires, le quasiprojectile ayant une énergie d'excitation par nucléon plus élevée que la quasi-cible. Entre 2 et 8 MeV/A d'énergie d'excitation totale du système, correspond une phase de production importante de fragments de masses intermédiaires qui sature autour de 10 MeV/A. Le déclin du régime de «multifragmentation», au-delà de 15 MeV/A, coïncide avec la probabilité croissante d'observer la «vaporisation» des deux noyaux chauds, dont le seuil se situe aux environs de 8 MeV/A. Par ailleurs, l'augmentation régulière de la température extraite des rapports isotopiques He-Li en fonction de l'énergie d'excitation du quasi-projectile suggère une évolution progressive des modes de décroissance des noyaux chauds, en accord avec les prédictions de modèles statistiques. Aucun signe d'une transition de phase du premier ordre de type liquide-gaz n'est observé pour ces noyaux légers.