Les axes

Le GdR s’articule autour de 5 axes:

  • Axe 1: Concepts d’accélération Alessandro Flacco (LOA), Phi N’GHIEM (CEA/DACM)
L'axe 1 a pour objectif de recenser et d'évaluer les schémas et les méthodes d’accélération par laser de protons, d’électrons ainsi que de photons énergétiques. Dans la perspective de construction de machines accélératrices de nouvelle génération, des stratégies diverses existent quant à l’interaction laser-plasma, la production des champs accélérateurs, l’injection et l’extraction de la charge. Ces différents mécanismes d’accélération influent sur des paramètres tels que la stabilité, l’efficacité et les performances de la source, et devront être adaptés à l’utilisation routinière pour la démonstration des performances et pour des applications dédiées.
Les échanges avec les axes 2, 3 et 4 devront permettre d'élaborer une stratégie réaliste à moyen et long terme pour le développement de machines fiables et compatibles avec les applications, tout en mettant en avance les caractéristiques exceptionnelles des sources de particules par laser.
  • Axe 2: Conception de futures machines Antoine Chancé (CEA/DACM), Marie-Emmanuelle Couprie (SOLEIL)
Axe n°2:  Conception de futures machines

L’axe 2 « conception de futures machines » recensera les besoins (systèmes laser, milieux accélérateurs, éléments de transport, diagnostics, environnement expérimental…), identifiera les contraintes pour la construction d’un accélérateur laser-plasma et proposera des solutions en s’appuyant sur les autres axes du GdR.
L’axe 2 identifiera l’état de l’art et ce qui est disponible communément en France.
Sur la base de ces informations il identifiera des paramètres réalistes dans le but de définir un accélérateur laser-plasma stable basé sur des technologies maîtrisées.
Un programme de recherche adapté sera défini pour combler les lacunes dans l’état de l’art.
Une stratégie sera également à établir pour acquérir les compétences manquantes en France.
 
  • Axe 3: Modélisation et simulation Arnaud Beck (LLR), Emmanuel d’Humières (CELIA), Xavier Davoine (CEA/DAM/DIF)
Axe n°3:  Modélisation

L’axe modélisation et simulation est dédié au support numérique et théorique du GDR. Il s’agit de modéliser, simuler et interpréter la physique en jeu dans l’accélération laser-plasma et dans ses applications. Cet axe sera le lieu de rencontre entre théoriciens, numériciens, développeurs et utilisateurs afin de promouvoir et améliorer les codes de nos équipes ainsi que, en fin de compte, échafauder une stratégie numérique à l’échelle nationale. L’expertise de ses membres sera également mise en oeuvre pour répondre aux besoins/questions des autres axes en matière de design expérimental ou d’interprétation de résultats expérimentaux. De nouveaux concepts pourront aussi être proposés et testés théoriquement.
  • Axe 4: Activité expérimentale Arnd Specka (LLR), Livia Lancia (LULI), Medhi Tarisien (CENBG)
L’objectif de cet axe est de réaliser une concertation des membres du GDR pour la mise au point de programmes et la constitution de collaborations pour la mise en œuvre et le suivi d'expériences d’accélération sur des installations existantes françaises et étrangères (CILEX-APOLLON, ELI, EuPRAXIA, etc…).

Le groupe de travail cherchera à optimiser et coordonner les efforts des équipes de recherche françaises sur les thématiques expérimentales relevant de ce GdR :
- la caractérisation et l’optimisation des faisceaux lasers UHI à haut taux de répétition
- la proposition et la mise en œuvre d’expériences d’accélération d’électrons et d’ions
- les techniques de détection et de caractérisation des faisceaux
la conception de la production de cibles adaptées

Pour cela cet axe s’efforcera de :
- favoriser les échanges d’informations scientifiques et techniques entre les équipes françaises d’expérimentateurs,
- encourager des collaborations sur des programmes expérimentaux déjà existants,
- susciter la création de nouveaux programmes expérimentaux sur la mise au point d’accélérateurs plasma et multi-équipes du GDR. Ces programmes collaboratifs seront alors plus forts lors des demandes de temps de faisceau auprès des grandes installations laser.
- proposer les nécessaires inflexions aux programmes et aux choix techniques des installations existantes et futures afin de réaliser ces programmes.

Pour remplir ces objectifs, nous prévoyons :
- Un workshop en 2019 réunissant la communauté des expérimentateurs de l’axe 4 pour répertorier nos différentes expériences d’accélération de particules (électrons et ions). Nos différentes équipes présenteront leurs programmes expérimentaux en détaillant les processus d’accélération recherchés, les conditions expérimentales les favorisant, ainsi que les diagnostiques qui sont utilisés. Ce workshop permettra de prendre contact entre les différentes équipes et d’identifier de possibles collaborations pour renforcer des programmes expérimentaux déjà existant.
- Un workshop en 2020 inter-axes 1,3 et 4 où théoriciens et expérimentateurs présenteront leurs travaux. Ce workshop pourrait déboucher sur l’élaboration de futurs programmes expérimentaux avec des conditions expérimentales et des observables bien identifiés pour mettre en évidence les processus d’accélération recherchés. Ces nouveaux programmes expérimentaux de recherche multi-équipes seraient alors labélisé par le GDR et seraient alors plus forts lors des demandes de temps de faisceau sur les installations laser.
- Un worskhop en 2021 fera le point sur les expériences en cours.
- Un worskhop en 2022 fera le bilan des expériences labélisées par le GDR permettant de mieux définir la(es) voie(s) d’accélérateur à explorer.
  • Axe 5: Identification d’applications Rui Prazeres (LCP) et Sophie Kazamias (LPGP)
Axe n°5:  du concept à l’application:


Ce groupe de travail à pour but d’inventorier un ensemble d’expériences d’application utilisant les faisceaux d’électrons et d'ions produits par un accélérateur à plasma, parmi les catégories suivantes :
- applications médicales (imagerie X, production de radio-isotopes, thérapies etc..)
- biologie (effets d'irradiations ultra intenses et ultra brèves)
- méthodes d'analyses non destructives (imagerie gamma, XRF, PIXE, imagerie neutronique...)
- Technologie des accélérateurs conventionnels (Injecteur pour LINAC, laser à électron libres, etc...)
- Physique fondamentale (physique des matériaux, physique nucléaire,  astrophysique, QED, ...)
-…

Méthode de travail :

Pour chacune de ces catégories, on pourra répertorier les laboratoires et équipes potentiellement intéressés par des applications. Et ensuite inviter des chercheurs de ces labos aux réunions de travail du GdR.

Pour chacune des expériences inventoriées, on fera un descriptif d’une installation type (schéma synoptique, encombrement, environnement, coût estimatif, nombre d’équipes intéressées,…). On devra estimer les caractéristiques du faisceau de particules (électrons, photons, ions, neutrons) requises : énergie, intensité et durée du pulse, dispersion en énergie, émittance, cadence.