2 sujets /LIDYL/PHI

Dernière mise à jour : 20-05-2022


 

Développement et utilisation d’une source de particules accélérées par laser pour les applications

SL-DRF-22-0548

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Physique à Haute Intensité (PHI)

Saclay

Contact :

Sandrine DOBOSZ DUFRÉNOY

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Sandrine DOBOSZ DUFRÉNOY
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

01.69.08.63.40

Directeur de thèse :

Sandrine DOBOSZ DUFRÉNOY
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

01.69.08.63.40

Page perso : https://iramis.cea.fr/LIDYL/Phocea/Pisp/index.php?nom=sandrine.dobosz

Labo : https://iramis.cea.fr/LIDYL/PHI/

Les accélérateurs laser-plasma ont démontré leur fort potentiel depuis plus de 20 ans, permettant de créer des sources d’électrons relativistes de quelques MeV à plusieurs GeV sur quelques centimètres. Les progrès réalisés dans ce domaine, accompagnant les progrès technologiques réalisées sur les installations laser, permettent maintenant d’envisager de les utiliser. Ces sources impulsionnelles ont des propriétés uniques : 1/ leur compacité est un atout majeur pour imaginer les accélérateurs du futur pour la physique des hautes énergies. 2/ la durée ultra-courte (quelques femtosecondes) permet d’atteindre des débits de dose extrêmement élevés, ce qui semble particulièrement prometteur pour la radiothérapie (effet Flash).



Il est proposé au candidat de mettre en œuvre les techniques les plus innovantes pour développer une source d’électrons accélérés par laser adaptées aux applications ciblées, en particulier, pour étudier les effets physico-chimiques résultants de ces débits de dose élevés et des énergies relativistes des particules. Le projet s’étendra à des essais faits en collaboration avec des biologistes cellulaires pour tester l’intérêt des telles sources de rayonnement sur le vivant en vue du traitement des cancers en radiothérapie Flash.
Lasers boostés par effet Doppler: une nouvelle voie vers la production d'états plasmas QED extrêmes dans l'interaction lumière-matière et lumière-vide quantique

SL-DRF-22-0858

Domaine de recherche : Physique théorique
Laboratoire d'accueil :

Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers (LIDyL)

Physique à Haute Intensité (PHI)

Saclay

Contact :

Henri VINCENTI

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2022

Contact :

Henri VINCENTI
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

0169080376

Directeur de thèse :

Henri VINCENTI
CEA - DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI

0169080376

Page perso : https://iramis.cea.fr/Pisp/henri.vincenti/

Labo : https://iramis.cea.fr/lidyl/phi/

Comment la lumière interagit-elle avec la matière ou le vide quantique à des intensités où la physique est régie par l'électrodynamique quantique (QED) ’ Quelles sont les propriétés du plasma de paires électron-positron QED produit dans ces interactions ’ Le sondage de ce plasma peut-il aider à résoudre des problèmes ouverts en théorie quantique des champs et en astrophysique ’ Répondre à ces questions nécessite des intensités lumineuses bien supérieures à celles atteintes par le laser le plus intense du monde, le PetaWatt (PW). Pour franchir cette barrière, nous proposons de nouveaux schémas pour "booster" considérablement l'intensité des lasers actuels par effet Doppler en utilisant des systèmes physiques appelés "miroirs à plasma relativiste".

Lorsqu'il interagit avec la matière ou le vide quantique, un laser dopé par effet Doppler peut convertir son énergie en cascades de photons \ gamma et de paires e-/e+ via des processus QED à champ fort (SF-QED). Comme les champs renforcés intenses peuvent être focalisés sur de petites échelles spatiales (< 50 nm), ils peuvent conduire à des états de plasma de paires relativistes de densités extrêmes (>> 10^28 cm-3). Ces plasmas QED, qui sont actuellement hors de portée des moyens conventionnels, sont restés jusqu'à présent terra incognita dans les simulations et les expériences. Leur étude pourrait avoir un impact majeur sur le test de la QED dans des régimes inexplorés, révélant potentiellement des propriétés des champs quantiques au-delà du modèle standard. Elle pourrait également contribuer à élucider la nature précise de l'émission derrière les objets astrophysiques extrêmes (par exemple, les sursauts gamma) où les plasmas de paires QED devraient jouer un rôle de premier plan.

Ce projet de thèse s'appuiera sur la théorie et les simulations à l'échelle exascale pour concevoir des schémas utilisant des faisceaux renforcés par Doppler pour sonder de nouveaux états de plasma QED dans les interactions lumière-matière et lumière-quantique dans le vide. Des outils de simulation à grande échelle seront développés pour comprendre la physique de base de ces plasmas QED et aider à identifier des signatures SF-QED claires qui seront observées dans les expériences. Les simulations seront essentielles pour stimuler, concevoir et guider les expériences destinées à détecter ces signatures dans les installations laser PW.

• Interactions rayonnement-matière

• Physique théorique



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