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– OEDYP

Résumé de soumission

L?étude de la « matière tiède et dense » (Warm Dense Matter ? WDM) est un domaine émergent et stimulant, à la frontière entre la matière condensée et la physique des plasmas. La densité de la matière va de la densité du solide à une dizaine de fois sa valeur. La température varie entre 0.1 et quelques dizaines d?eV. Dans ce régime, la matière est souvent dégénérée, fortement couplée et non-idéale. Ceci donne lieu à une complexité de la physique qui devrait conduire à des découvertes scientifiques excitantes, comme l?illustre le nombre de récents ateliers, conférences et écoles relatifs à ce domaine. La science de la WDM couvre un vaste éventail de phénomènes physiques depuis l?astrophysique et la géophysique (intérieurs de planètes), la fusion par confinement inertiel (premiers stades du confinement) jusqu?aux nombreuses applications industrielles de l?ablation laser (usinage laser, endommagement laser). De grandes incertitudes demeurent à propos de la physique de ces états de la matière. Du point de vue théorique, de nombreux modèles existent utilisant des hypothèses variées à propos de la structure ionique et électronique. Ces quantités sont difficiles à obtenir dans le régime WDM où une description auto-consistante est nécessaire. Les simulations ab initio sont particulièrement adaptées pour décrire ce régime, précisément parce qu?aucun paramètre ajustable ou potentiel inter-ionique n?est nécessaire. En outre, elles fournissent une description auto-consistante de la structure électronique et ionique. Cette technique a été utilisée avec succès pour calculer les équations d?état et les propriétés de transport électroniques de plusieurs systèmes depuis le solide jusqu?à la WDM. L?absorption X est un nouveau domaine d?applications pour cette approche et des expériences sont nécessaires pour tester sa précision et la validité des hypothèses utilisées. Quand la température augmente jusqu?à 10 eV, la méthode est poussée jusqu?à ses limites intrinsèques. La simplification, dans le travail numérique, apportée par une approche basée sur une théorie des plasmas denses telle que le modèle « modified hypernetted chain ? ion moyen (MHNC-AA) » requiert aussi une validation. Par conséquent, il est primordial de reproduire expérimentalement ces états extrêmes de la matière en laboratoire, de façon à fournir des tests rigoureux à la fois pour les calculs pseudo-potentiels ab initio des spectres d?absorption X, et pour l?approche physique atomique valide à plus haute température. Ce projet vise à produire des plasmas « denses et tièdes » homogènes et à étudier la dynamique ultra-rapide de leurs propriétés structurelles (un ordre local est attendu) et électroniques pendant la transition de phase entre l?état solide et l?état WDM. Nous proposons de porter la matière à des états WDM par le biais du chauffage isochore d?un solide : à partir d?une impulsion laser (échelle fs), et à partir d?un paquet ultra-bref de protons créés par laser (échelle ps). Deux installations laser complémentaires seront utilisées : énergie modérée et très haute cadence pour l?étude dans le domaine de 0.1 à 1 eV (chauffage laser), très haute énergie en mode mono-coup pour étendre l?étude au domaine de 1 à 10 eV (chauffage proton). Deux diagnostics principaux seront utilisés. Le premier est la spectroscopie d?absorption X ultra-rapide près des seuils, pour sonder l?ordre local des ions et plus généralement la frontière entre les états électroniques liés et libres. Le second consiste à mesurer le déphasage et la réflectivité d?une impulsion lumineuse pour sonder la dynamique des électrons libres. Ce projet bénéficie de compétences expérimentales, théoriques et numériques complémentaires. Il est le résultat d?une discussion au sein du groupe de travail MEHDOC (Matière à Haute Densité d?Energie et Ondes de Choc, resp. M. Koenig), réunissant les principaux acteurs français dans le domaine de la WDM (seul projet ANR proposé cette année). Le développement de la spectroscopie d?absorption X ultra-rapide près des seuils, basée sur un laser et visant à sonder la matière corrélée, a aussi été identifié comme un sujet majeur dans le GDR AppliX (Applications des nouvelles sources X, resp. A. Klisnick).

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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