Faits marquants scientifiques 2006
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Que se passe t-il lorsqu'un miroir (morceau de verre) est soumis à des impulsions ultra-brèves et ultra-intenses, telles que ses électrons oscillent à des vitesses proches de la vitesse de la lumière ? Ces conditions peuvent être obtenues lors de la seconde réflexion d'une impulsion laser sur un miroir plasma. Les électrons relativistes obtenus autorisent la génération d'harmoniques élevées au delà de la fréquence plasma maximale que peut supporter le milieu sans être totalement ionisé. De telles sources de lumière sont indispensables au développement de la physique à l'échelle de "l'attoseconde" et de l’optique non-linéaire dans le domaine X. |
Le principe du miroir est a priori très simple : il suffit de se mettre devant pour voir son image. Comprendre dans le détail son fonctionnement est déjà plus difficile, et il a fallu attendre le début du XXème siècle et la théorie de Drude pour en avoir une idée plus précise dans le cadre des champs électromagnétiques de très faible amplitude.
Que se passe t-il lorsque ce même miroir est soumis à des impulsions ultra-brèves et ultra-intenses, lorsque ces conditions extrêmes conduisent ses électrons à osciller à des vitesses proches de la vitesse de la lumière ? C’est à ce type de questions que les physiciens du groupe PHI du SPAM cherchent à répondre.
Bien que les laser ultra-intenses existent depuis une bonne dizaine d’années, ce type d’étude n’était pas accessible car les impulsions délivrées étaient accompagnées d’un fond continu de rayonnement électromagnétique relativement long (plusieurs ns) et suffisamment intense pour détruire le miroir avant même l’impact de l’impulsion centrale ultra-brève dont seule l’action est intéressante. Ce rapport d’intensité entre le "pic" de l’impulsion et ce rayonnement parasite, appelé le contraste du laser, était donc très défavorable. Le groupe PHI a récemment trouvé une solution à cette difficulté majeure en étudiant un "Miroir à Plasma" qui permet d’augmenter ce contraste d’un facteur 100. En utilisant successivement 2 miroirs plasma, soit un "double miroir plasma", le gain obtenu supérieur à 10 000 permet de s’affranchir du rayonnement de fond parasite, rendant ainsi accessible l’étude des phénomènes de réflexion métallique dans le domaine relativiste.
Comme dans notre miroir classique, le faisceau réfléchi dans la direction spéculaire (Figure 1) nous apporte des informations sur le comportement de la surface réfléchissante.
