Explorer le pouvoir d'arrêt dans des pièges à ions – ESPRIT

Des ions confinés en piège radiofréquence forment un plasma à un composant, de taille finie. Le contrôle expérimental sur la densité du nuage d’ions ainsi que sur sa température grâce au refroidissement laser permettent de faire varier son paramètre plasma de quelques unités à plusieurs centaines dans le même dispositif expérimental. Ces ions servent ici de plateforme pour étudier le pouvoir d'arrêt des plasmas ultra-froids fortement corrélés, à travers la perte d'énergie d'un projectile chargé. Les deux dispositifs impliqués dans cette étude permettent de couvrir des rapports de masse projectile/cible allant de 1/10 à plus de 200/1 et de faire varier l'énergie du projectile, la température, taille et densité du nuage cible par le contrôle du refroidissement laser et du confinement. L'objectif commun est de développer de nouveaux diagnostics non destructifs de la perte d'énergie des projectiles basés sur la fluorescence induite par laser émise par les ions cibles. L'échange d'énergie sera également étudié numériquement grâce à deux codes de simulation complémentaires. Ce projet original aura un impact sur la compréhension des processus fondamentaux dans les plasmas. Il permettra aussi de faire la démonstration expérimentale de deux applications, la première concerne l’analyse chimique et la spectrométrie de masse et vise à mettre au point un détecteur non destructif pour des molécules aussi lourdes que des protéines ou des virus. Le principe de la détection repose sur l’observation dans le signal de fluorescence du nuage cible d’une perturbation, signature du passage de l’ion lourd-le projectile-à travers le nuage cible. La deuxième application concerne la préparation de l’expérience GBAR au CERN et a pour objectif la démonstration de la capture d’un ion léger par un nuage d’ions froids plus lourds, dans un rapport proche de 1/9, le rapport de masse avec lequel il faudra travailler pour la capture de l’ion anti-hydrogène positif par un nuage d’ions béryllium.