Sources de Photons Gammas pour des expériences de QED en Champs Forts – g4QED

Nous assistons à une activité effervescente autour d'une nouvelle classe d'installations laser de haute puissance et d'accélérateurs qui conduiront bientôt à la réalisation d'expériences inédites. Celles-ci exploreront un nouveau régime d'interaction particule-lumière et lumière-lumière dans lequel la dynamique des particules et/ou des plasmas n'est pas seulement relativiste, mais aussi fortement impactée par des effets d'électrodynamique quantique en champ fort (SF-QED). Le projet g4QED vise à produire, caractériser et optimiser des sources de photons gamma denses et brillantes et à réaliser ces expériences sur l'IR Apollon, en France, et sur l'installation FACET-II du SLAC, en Californie.
Une équipe d'expérimentateurs, de spécialistes de la simulation haute performance et de théoriciens travaillant en étroite collaboration suit un programme ambitieux structuré en trois axes expérimentaux.
Ces trois axes explorent des approches originales pour entrer dans le régime largement inexploré de SF-QED et produire des sources de photons gamma de haute énergie (du MeV à quelques GeV) d'une luminosité sans précédent. Les synergies entre ces trois approches permettront de faire avancer un programme innovant de campagnes expérimentales. Les concepts explorés sont prometteurs car idéalement adaptés pour réaliser les premières collisions entre faisceaux d'électrons ou de gamma de haute énergie et faisceaux laser dans le régime de SF-QED.
Ces trois axes sont soutenus par deux axes transverses. Le premier vise à développer des diagnostics polyvalents pour photons gamma et particules chargées (électrons et positrons). Ces diagnostics seront conçus pour fonctionner avec une grande sensibilité dans des environnements extrêmes. Le second fournira le soutien théorique et numérique nécessaire pour concevoir et interpréter les expériences envisagées. Les modèles théoriques seront soutenus par des simulations à grande échelle utilisant les particule-in-cell codes les plus avancés.