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Nuclear electromagnetic breakup processes at low energy are particularly relevant in the astrophysical context. In this Thesis we analyse the Beryllium-9 photodisintegration reaction, whose inverse process, under certain astrophysical conditions, is related to the Carbon-12 formation. A preliminary study of the Carbon-12 photodisintegration is also carried out. The interaction of these nuclei with a low-energy photon induces a transition to a state consisting of cluster sub-units, the alpha-particles, and possibly a neutron, n. The theoretical study of the cross section in the low-energy regime is conducted by using a three-body ab initio approach. Beryllium-9 exhibits a clear separation of energy scales, since its alpha-alpha-n three-body binding energy is shallow compared to the binding of the alpha-particle. Within this framework a halo/cluster Effective Field Theory (EFT) can be developed. The alpha-alpha and alpha-n effective interactions are defined in momentum space as a series of contact terms, regularized by a momentum-regulator function. The Low Energy Constants are expressed in terms of scattering observables, i.e. scattering length and effective range. A three-body potential is also introduced in the model. Carbon-12 is studied on the same footing. By means of an integral transform approach, the problem of the transition to a state in the continuum can be advantageously reformulated in terms of a bound-state problem: in the calculations we use the Lorentz Integral Transform method, in conjunction with the Non-Symmetrized Hyperspherical Harmonics method. In determining the low-energy photodisintegration cross section, the nuclear current matrix element is evaluated through the electric dipole, or quadrupole, transition operator (Siegert theorem). Since the continuity equation is used explicitly, the contribution of the one-body and the many-body current operators is implicitly included in the calculation. By comparing the results with those obtained by using a one-body convection current, the effect of the many-body terms can be quantified. The dependence of the results on different EFT parameters is discussed, always in connection with the experimental data available in the literature. By following the power counting dictated by the EFT approach for Beryllium-9, the inclusion of different partial waves in the potential model is explored. In addition to a alpha-alpha S-wave, a alpha-n P-wave and a three-body effective interaction, a alpha-n S-wave term is also required to obtain results more consistent with the experimental data. The contribution of the many-body currents to the cross section is found to be non-negligible. Although at an early stage, Carbon-12 results show interesting features. The formalism presented in this Thesis can be extended to study the photodisintegration of Oxygen-16 within a fully four-body ab initio approach.

Les approches basées sur les modèles de champ moyen reproduisent avec succès certaines propriétés nucléaires comme les masses et les rayons, dans le cadre des théories de la fonctionnelle de la densité pour l'énergie (EDF). Cependant, plusieurs corrélations complexes sont absentes dans les théories de champ moyen et un certain nombre d'observables liées aux propriétés à une particule et collectives des systèmes nucléoniques ne peuvent pas être prédites avec précision. La nécessité de fournir une description précise des données disponibles ainsi que des prévisions fiables dans les régions exotiques de la carte nucléaire motive l'utilisation de modèles plus sophistiqués, qui vont au-delà du champ moyen. Des corrélations et des corrections d'ordre supérieur (au-delà du premier ordre, qui représente l'approximation de champ moyen) sont introduites dans ces modèles. Un aspect crucial dans ces calculs est le choix de l'interaction efficace qui doit être utilisée quand on va au-delà du premier ordre (les interactions efficaces existantes sont généralement ajustées avec des calculs de champ moyen). Dans la première partie de la thèse, nous traitons l'équation d'état de la matière nucléaire, évaluée jusqu'au deuxième ordre avec la force phénoménologique de Skyrme. Nous analysons la divergence ultraviolette qui est liée à la portée nulle de l'interaction et nous introduisons des interactions régularisées de type Skyrme qui peuvent être utilisées au deuxième ordre. Des procédures de régularisation avec un cutoff et des techniques de régularisation dimensionnelle sont analysées et appliquées. Dans le cas de la régularisation dimensionnelle, des connexions sont naturellement établies entre le cadre EDF et des techniques employées dans les théories de champ effectives. Dans la deuxième partie de la thèse, nous vérifions si les interactions régularisées introduites pour la matière nucléaire peuvent être utilisées également pour les noyaux finis. A titre d'illustration, cette analyse est effectuée dans le modèle de couplage particule vibration, qui représente un exemple de modèle qui va au-delà de l'approximation de champ moyen, où une divergence ultraviolette apparaît si des forces de portée nulle sont utilisées. Ces premières applications suggèrent plusieurs directions à explorer pour fournir à plus long terme des interactions régularisées qui sont bien adaptés pour les calculs au-delà du champ moyen pour les noyaux finis. Les conclusions et des perspectives sont illustrées à la fin du manuscrit. / Mean-field approaches successfully reproduce nuclear bulk properties like masses and radii within the Energy Density Functional (EDF) framework. However, complex correlations are missing in mean-field theories and several observables related to single-particle and collective nuclear properties cannot be predicted accurately. The necessity to provide a precise description of the available data as well as reliable predictions in the exotic regions of the nuclear chart motivates the use of more sophisticated beyond-mean-field models. Correlations and higher-order corrections (beyond the leading mean-field order) are introduced. A crucial aspect in these calculations is the choice of the effective interaction to be used when one goes beyond the leading order (available effective interactions are commonly adjusted at the mean-field level). In the first part, we deal with the equation of state of nuclear matter evaluated up to the second order with the phenomenological Skyrme force. We analyze the ultraviolet divergence that is related to the zero range of the interaction and we introduce Skyrme-type regularized interactions that can be used at second order for matter. Cutoff regularization and dimensional regularization techniques are explored and applied. In the latter case, connections are naturally established between the EDF framework and some techniques employed in Effective Field Theories. In the second part, we check whether the regularized interactions introduced for nuclear matter can be employed also for finite nuclei. As an illustration, this analysis is performed within the particle-vibration model that represents an example of beyond mean-field models where an ultraviolet divergence appears if zero-range forces are used. These first applications suggest several directions to be explored to finally provide regularized interactions that are specially tailored for beyond-mean-field calculations for finite nuclei. Conclusions and perspectives are finally illustrated.