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Matière à Haute Densité d'Energie

Responsable du groupe MHDE :

Notre recherche est centrée sur les propriétés électroniques des plasmas denses et chauds et implique des travaux théoriques et expérimentaux relatifs à l’émission et à l’absorption de rayonnement X et extrême-UV dans de tels plasmas. Nous développons aussi de nouveaux modèles d’atomes dans les plasmas et des méthodes pour calculer leur équation d’état.

 

Ce domaine est à la fois fondamental et appliqué. Parmi les questions fondamentales figure la physique des systèmes Coulombiens fortement couplés. Les conditions physiques « exotiques » de la matière que nous étudions sont courantes dans les installations de fusion inertielle et en astrophysique — par exemple dans les atmosphères stellaires et dans certaines nébuleuses.

 

Ainsi notre travail a d’importantes implications dans le domaine de l’énergie, en particulier dans les sciences de la fusion inertielle, et il s’applique marginalement aussi à la fusion par confinement magnétique. En fusion inertielle les phénomènes radiatifs déterminent souvent le transfert d’énergie dans le plasma. Les opacités radiatives comme les équations d’état des plasmas denses sont nécessaires à la modélisation des scénarios de fusion par confinement inertiel.

 

En astrophysique les phénomènes de transfert radiatif que nous étudions définissent notamment la position de la transition entre zones convective et radiative dans les intérieurs stellaires, ou la période de pulsation des étoiles beta-céphéides.

 

De plus, les plasmas que nous étudions sont susceptibles de constituer des sources de rayonnement X ou extrême-UV (EUV) par exemple pour la nanolithographie.

 

      

 

Afin de valider les modèles théoriques, nous effectuons des campagnes sur des grands lasers, telles que des séries de mesures d’opacité sur le laser LULI2000 de l’École Polytechnique.

 

Les expériences récentes ont consisté à analyser l’absorption X et EUV sur des cibles métalliques minces chauffées par laser à l’état de plasmas selon le schéma de l’attaque indirecte. Plusieurs diagnostics nous permettent de caractériser les conditions thermodynamiques de la cible — température, densité électronique et ionique notamment.

 

Un autre domaine d’activité, du domaine de l’astrophysique de laboratoire, concerne l’étude des chocs d’accrétion dans les étoiles en formation.

 

La théorie développée met en jeu des modèles sophistiqués prenant en compte les conditions thermodynamiques particulières rencontrées dans la matière dense et chaude — haute température et/ou densité, équilibre thermodynamique local (ETL) atteint ou non — et la complexité de la structure ionique à l’échelle microscopique. Le grand nombre d’états de charge et de configurations électroniques pertinentes peut nécessiter le recours à une description statistique. À l’inverse un modèle de structure atomique détaillée sera nécessaire si les positions des raies spectrales et/ou les populations de niveaux doivent être déterminées avec précision.

 

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Maj : 08/07/2015 (688)

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