Sources innovantes de particules et de rayonnements produites par interaction laser plasma – ILA

Les faisceaux de particules et de rayonnement sont quotidiennement utilisés. Par exemple dans les écran cathodiques de nos téléviseur ou de nos ordinateurs, les électrons accélérés sont déviés par des champs électriques avant d’impacter un écran scintillant. Des électrons d’énergies plus élevées sont ralentis dans des cibles d’éléments lourds afin de produire un rayonnement de freinage qui est abondamment utilisé pour le traitement du cancer par radiothérapie, pour le contrôle non destructive de la matière dense, pour imager des parties du corps humain (dentitions, fracture osseuse, tumeurs cancéreuses, etc…), ou dans le contrôle de bagages pour les passagers désirant de prendre l’avion avec plus de sécurité. Le rayonnement ionisant correspondant produit des électrons secondaires de faibles énergies qui casse les brins d’ADN des cellules cancéreuses permet de traiter le cancer avec efficacité s’il est délivré correctement en imageant avec précision la localisation de la tumeur et la teneur des tissus environnants. Ces données topologiques sont réalisées grâce à l’imagerie X ou à l’imagerie PET. D’un point de vue fondamental, le développement de faisceaux ultra-courts de particules ou de rayonnement est crucial en biologie, en chimie, en physique du solide où ils permettent de suivre les dynamiques électronique, atomique ou moléculaire avec une résolution temporelle dans le domaine de la subpicoseconde. De plus la possibilité de d’obtenir des éclairements intenses dans le domaine des rayons X permettraient d’étendre « l’optique » non linéaire dans un domaine encore inexploré et de trouver des conditions d’état de la matière difficilement accessible par d’autres méthode et d’intérêt pour l’astrophysique ou pour la géophysique. Le développement de ces sources de photons X /gamma ou de neutrons pourraient alors aussi servir à la communauté des physiciens nucléaires.
Ces dernières années on été très fécondes concernant le développement de sources compactes de particules produites lors de l’interaction d’un laser intense avec une cible. Ces sources de particules (électrons, ions, neutrons) de rayonnement (X, gamma) sont produites de façon de plus en plus stable et contrôlée. Le LOA, ainsi que d’autres laboratoires en Europe, Asie ou Amérique, a joué un rôle majeur dans le développement de ces sources. L’excellente qualité scientifique du partenaire Roumain dans le domaine de la physique nucléaire et de la physique des particules associée à celle du LOA dans le domaine laser et plasma, permettra à travers ce projet ANR-ILA un nouvel élan dans cette thématique en plein essor. Cette collaboration que nous souhaitons mettre en place nous parait tout à fait pertinente dans le cadre du projet européen ELI-NP (Extreme Ligth Infrastructure – Nuclear Program) que doit porter la Roumanie. Cela permettra à la fois de former les équipes roumaines à physique de l’interaction autour d’expériences qui seront réalisées au LOA et à préparer et anticiper les expériences qui seront menées dans le futur sur de plus grandes installations (par exemple dans le cadre d’ILE ou d’ELI.