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Accélération de faisceaux d’ions par laser intense ultracourt et applications

Julien Fuchs, Laboratoire pour l’Utilisation des Lasers Intenses, Palaiseau
Vendredi 5 Juin 2009 à 10h30 - Salle des Séminaires

Les faisceaux d’ions collimatés et énergétiques accélérés par lasers ultracourts et ultra-intenses présentent des propriétés uniques qui leur confèrent un fort potentiel applicatif. L’énergie maximale (60 MeV actuellement) ainsi que les propriétés de tels faisceaux d’ions/protons de découverte récente vont bien au-delà des limites connues à partir des expériences réalisées dans les années 70/80 avec des lasers en régime nanoseconde (quelques 100 keV/nucléon émis de manière isotrope). Parmi les caractéristiques uniques de ce type de source en comparaison des faisceaux produits par les accélérateurs, on peut citer : une excellente laminarité transverse (au minimum 100 fois meilleure par rapport aux accélérateurs), une taille de source équivalente extrêmement faible ( µm) permettant d’obtenir une excellente résolution spatiale en utilisation radiographique, une très courte durée de la source ( ps), permettant une excellente résolution temporelle en utilisation pompe/sonde, un large spectre en énergie, permettant d’obtenir en mode radiographie, par le biais des différents temps de vol associés, un film des évènements sondés en un seul tir, un très fort courant à la source kA, et enfin une compacité intrinsèque de l’accélération, soit de 0 à quelques dizaines de MeV en quelques dizaines de microns (la compacité de l’ensemble de « l’accélérateur » est donc liée à celle du laser). Nous présenterons les travaux que nous avons menés quant à la compréhension, la caractérisation, la mise en forme (spatiale et en énergie) et l’augmentation en énergie de ces faisceaux. Nous présenterons aussi des applications. Celles- ci couvrent la génération de matière dense et chaude (chauffage isochore), pour explorer les transitions de phases dans ce domaine de la matière méconnu et le sondage des champs électriques et magnétiques dans les plasmas. Des résultats expérimentaux seront discutés en liaison avec des simulations numériques détaillées. Enfin, les perspectives permises par les futures installations ILE et ELI seront discutées.

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