Génération de matière-antimatière à partir de la lumière – TULIMA

Nous proposons détecter un phénomène physique jamais observé directement en laboratoire: la création de paires électrons-positron par le processus de Breit-Wheeler. (BW) Selon la théorie de l'électrodynamique quantique, c'est le processus inverse à annihilation électron-positron: deux photons entrent en collision et créent une paire électron-positron dans le vide. Ce processus est considéré comme important dans plusieurs phénomènes astrophysiques. Cependant, en raison des exigences élevées sur les faisceaux de photons (énergie, densité et divergence), il n'a pas encore été observé en laboratoire.Pour étudier ce processus, une nouvelle configuration expérimentale est proposée, ce schéma devrait permettre de produire un nombre significatif de paires électron-positron en utilisant des installations lasers en constructions ou déjà existantes. Dans ce projet, nous proposons d'abord d'optimiser une source de photons gamma avec une énergie moyenne de 1 MeV en utilisant des lasers à ultra-haute intensité. Ensuite, nous mesurerons la production d'électrons-positons lors de la collision de ces deux faisceaux de photons sur de nouvelles installations laser en cours de développement. Deux d'entre eux sont identifiés: le laser ultra-haute intensité "Apollon" et le système à haut taux de répétition ultra-haute "Horizon". Les expériences proposées sont soutenues par des simulations numériques, en particulier, nous utiliserons un code nouveau dédié à la modélisation des collisions photon-photon spécialement développées pour cette physique.