Focalisées dans un plasma, les impulsions brèves et ultra intenses (1018-1019W/cm2) dont on dispose aujourd'hui génèrent des faisceaux d'électrons relativistes aux propriétés remarquables : courte durée, faible divergence, énergie élevée. Dans le régime de la « bulle » (très non-linéaire) les électrons accélérés sont quasi-monocinétiques jusqu'à plusieurs centaines de MeV, voire le GeV, sur des longueurs accélératrices centimétriques. Pour comparaison, les accélérateurs conventionnels permettent d’atteindre ces énergies mais sur des distances kilométriques !
La physique des accélérateurs laser-plasma est depuis quelques années très largement étudiées. Les recherches visent à la fois à comprendre de plus en plus finement les processus mis en jeu lors du couplage du laser avec le plasma, et à optimiser, à travers la maitrise de tous les paramètres laser-plasma, la source elle-même pour les potentielles applications.
Les dernières expériences réalisées avec le laser UHI10 (10TW, 60fs) en collaboration avec les équipes de l’INFN et du LULI [Giulietti 2008] ont permis d’accélérer des électrons à plusieurs dizaines de MeV. Les caractéristiques du faisceau d’électrons produit ont, entre autre, permis d’envisager d’utiliser cet accélérateur plasma pour la radiothérapie intra opératoire [la recherche 2008].
Depuis quelques années, encouragés par ces résultats, nous développons une nouvelle thématique sur l’accélération laser-plasma. L’installation UHI10 a évolué pour devenir UHI100 (100TW-25fs) offrant maintenant la possibilité de travailler dans deux salles radioprotégées, dont une plus particulièrement dédiée à l’accélération d’électrons.
Nous nous intéressons à cette thématique d’accélérateur laser-plasma, principalement à travers :
- l’étude numérique des propriétés du rayonnement émis par les électrons accélérés, (le rayonnement betatron : un diagnostique puissant pour l’accélération laser-plasma) [thèse André2012]
- la conception et l’étude d’un injecteur pour un schéma d’accélération multi-étages (ELISA - ELectron Injector for compact Staged high energy Accelerator) [projet ELISA]
- l’étude des propriétés spectrales, spatiales du laser après propagation dans le plasma (Influence de l'évolution temporelle du plasma sur la propagation d'impulsions laser).
Nous sommes également fortement impliqués dans les différents projets qui sont mis en place autour des futurs programmes développés sur le laser APPOLON-10P via l’EquipeX CILEX (Cilex, Centre Interdisciplinaire Lumière Extrême) et plus particulièrement dans la préparation des futures expériences d’accélération laser-plasma multi-étages.
- [Giulietti2008] Intense γ-Ray Source in the Giant-Dipole-Resonance Range Driven by 10-TW Laser Pulses
A. Giulietti, N. Bourgeois, T. Ceccotti, X. Davoine, S. Dobosz, P. D’Oliveira, M. Galimberti, J. Galy, A. Gamucci, D. Giulietti, L. A. Gizzi, D. J. Hamilton, E. Lefebvre, L. Labate, J. R. Marquès, P. Monot, H. Popescu, F. Réau, G. Sarri, P. Tomassini, and P. Martin, Phys.Rev. Lett. 101 (2008) 105002. - [La recherche 2008] Radiothérapie miniature – La recherche (2008) n° 424 p.26
- [Projet ELISA] – projet financé par le RTRA-Triangle de la Physique - ELectron Injector for compact Staged high energy Accelerator
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