Transport électronique en régime relativiste dans des plasmas denses – TERRE

Le projet TERRE s'inscrit dans le cadre d'études internationales dont le but est de valider ou de rejeter le schéma d'allumage rapide par faisceau d'électrons pour la Fusion par Confinement Inertiel qui pourrait être réalisé dans quelques années sur des installations laser couplant des impulsions laser très énergétiques (~MJ) à des impulsions laser ultra-intenses (~1019-1020 W/cm2). Le but du projet Européen HiPER est de rendre ce schéma économiquement viable en tant que source d'énergie propre. Notre projet de recherche se concentre quant à lui sur les études suivantes:
(i) La caractérisation systématique de la source d'électrons rapides (conversion d'énergie laser/électron, spectre d'électrons, distribution angulaire) générée par l'interaction de lasers ultra-intenses avec des cibles planes ou coniques en jouant sur les différents paramètres laser que sont l'intensité, la longueur d'onde et le contraste ainsi que les paramètres plasma comme la longueur des gradients. Nous nous intéresserons très particulièrement au rôle des champs magnétiques dans la zone d'interaction et à leur influence sur l'accélération des électrons, et ce sur un plan tant expérimental que théorique.
(ii) La compréhension des mécanismes de transport d'électrons rapides que ce soit dans les solides ou les plasmas denses. Le projet devra répondre aux questions suivantes: quel est la quantité d'énergie déposée par le jet d'électrons rapide en fonction de la profondeur de pénétration? Peut-on guider le faisceau d'électrons? Comment est modifié le spectre en énergie des électrons au cours de leur propagation?
(ii) Une étude complète de la manière dont un choc se propageant dans la cible va venir perturber le cône d'injection des électrons. Cela comprend les déformations du cône, le remplissage du cône par de la matière ablatée, le glissement du choc le long de ce cône et pour finir la caractérisation de la source d'électrons en fonction du temps telle que générée dans ce cône perturbé.
Durant les 4 dernières années nous avons établi des collaborations étroites avec des scientifiques Européens dans le cadre du projet HiPER mais aussi avec des chercheurs Américains et Japonais. Nous sommes maintenant reconnus comme acteur majeur des études sur le transport d'électrons rapides. Pour les 2 prochaines années nous avons préparé 4 expériences importantes, dont 2 sont d'ores et déjà acceptées et planifiées après sélection par des comités internationaux, sur des grandes installations laser Françaises, Américaines et Japonaises. Le succès de ces expériences requiert de la part des équipes expérimentales et théoriques du Celia un travail scientifique coordonné et de grande ampleur. Après nous être hissés à la pointe de cette recherche nous demandons à l'ANR un effort pécuniaire pour garder cette position privilégiée en finançant les importants frais de missions, un support en personnel et l'équipement nécessaire. Les missions concerneront majoritairement les expérimentateurs qui devront séjourner à l'étranger pour mener à bien les expériences. Les moyens humains demandés seront équitablement répartis entre le groupe théorique (1 doctorant) et le groupe expérimental (2 ans de post-doc).Concernant l'équipement nous développerons de nouveaux diagnostics, améliorerons les performances du laser Eclipse du Celia et financerons les cibles complexes et coûteuses de ces expériences.
Dans les cinq prochaines années, la compréhension des phénomènes physiques à l'étude dans ce projet va rapidement évoluer du fait d'une forte concurrence et de la mise en route d'installations laser très énergétiques (NIF aux États-Unis et LMJ en France). Les équipes du Celia ont su s'affirmer dans ce domaine de la recherche fondamentale au yeux de la communauté scientifique internationale et sont maintenant considérées comme des partenaires crédibles. L'objectif de cette demande est de donner à nos équipes les moyens de rester à la pointe de la recherche mondiale.