Contact Francesco Massimo, LPGP
Francesco Massimo <francesco.massimo@universite-paris-saclay.fr>
Stage M2 suivi d’une thèse

L’accélération d’électrons par sillage laser a permis de démontrer la génération de gradients accélérateurs très élevés, et de fournir des faisceaux d’électrons relativistes intenses et de courte durée. Cette physique repose sur le couplage non linéaire de plusieurs paramètres qui rendent les mécanismes intéressants à exploiter dans différentes gammes suivant les applications recherchées.

La complexité de ces mécanismes physiques et des mesures effectuées pour les caractériser complètement nécessitent des études numériques lourdes, à la fois sous la forme de nombreuses simulations utilisant des modèles réduits et de simulations plus précises mais plus coûteuses en temps de calcul.

L’équipe ITFIP  est fortement impliquée dans un programme de modélisation théorique et numérique visant à démontrer l’obtention de fortes charges électroniques et l’accélération d’électrons relativistes, sur l’installation de recherche APOLLON et d’autres installations laser intenses françaises et européennes. Dans ce contexte, la modélisation précise de toutes les composantes d’une expérience d’accélération d’électrons par sillage laser-plasma est d’importance primordiale pour concevoir et analyser les campagnes expérimentales futures et en cours.

Le travail  proposé est lié à la modélisation de ces expériences, qui pour être simulées dans leur intégralité ont besoin d’un couplage de modèles fluides pour la formation de la cible gazeuse, de modèles du type « Particle in Cell » (PIC) pour l’accélération laser-plasma et de modèles de transport de d’électrons pour la propagation des faisceaux de particules accélérées à des hautes énergies. Les méthodes et/ou les résultats du stage contribueront aux campagnes expérimentales d’accélération où l’équipe ITFIP est impliquée avec plusieurs collaborateurs du plateau de Saclay et internationaux.

Contact Brigitte Cros, LPGP brigitte.cros@universite-paris-saclay.fr
Stage M2 suivi d’une thèse

L’accélération d’électrons par sillage laser a permis de démontrer la génération de gradients accélérateurs très élevés, et de fournir des faisceaux d’électrons relativistes intenses et de courte durée. La physique de l’accélération laser plasma repose sur le couplage non linéaire de plusieurs paramètres qui rendent les mécanismes intéressants à exploiter dans différentes gammes de paramètres suivant les applications recherchées. Un des défis est d’identifier les régimes les plus stables et de quantifier les grandeurs qui les contrôlent. Les paramètres plasmas, comme les densités électronique et ionique, leurs gradients spatiaux,  jouent un rôle fondamental dans cette interaction.

L’équipe ITFIP  est fortement impliquée dans un programme expérimental visant à démontrer l’obtention de fortes charges électroniques et l’accélération d’électrons relativistes,  sur l’installation de recherche APOLLON et d’autres installations laser intenses françaises et européennes. Dans ce contexte, la structuration des cibles plasmas est essentielle à l’accélération de faisceau d’électrons ayant des propriétés permettant le transport, la mise en forme ou l’utilisation directe de ces faisceaux pour des applications.

Le travail  proposé est lié à  la mise au point et le diagnostic de cibles plasma, et à la participation à une expérience sur une installation laser de forte puissance. Lors de l’injection d’électrons relativistes dans l’onde de plasma,  de nombreux mécanismes non linéaires sont couplés, et influent fortement sur la propagation du laser intense dans le plasma. Il est donc important de parfaitement connaître et de contrôler au mieux l’état du plasma et du laser au moment de l’interaction.  Les plasmas sous denses requis pour les installations PW sont obtenus à partir de cibles gazeuses dont l’écoulement doit être modélisé, contrôlé expérimentalement et diagnostiqué pour obtenir une valeur de densité précise au moment de l’interaction avec l’impulsion laser et de façon reproductible d’un tir à l’autre.