Proposition d’un Projet de Recherche en Laboratoire Titre : Etude de l'excitation d'onde plasma par des faisceaux d'électrons issus d'un accélérateur laserplasma Laboratoire d’accueil : Laboratoire d’Optique Appliquée Résumé : Les accélérateurs conventionnels étant limités par leur champ électrique, inférieur à 100 MV/m, de nouvelles méthodes d'accélération sont explorées. L'accélération plasma est particulièrement prometteuse car elle permet d'obtenir des champs électriques très élevés, pouvant être supérieur à 100 GV/m. Avec de tels champs, on pourrait atteindre les énergies requises par les collectionneurs de particules après seulement quelques dizaines de mètres d'accélération. Ces nouveaux schémas d’accélération offrent également d’importantes perspectives dans de nombreux domaines multidisciplinaires; en physique : génération de sources X femtosecondes, lasers à électrons libres, radiographie gamma, diffraction d’électrons, diffraction X, en chimie : radiolyse femtoseconde, en médecine: radiothérapie, imagerie par contraste de phase, etc. Deux stratégies sont étudiées dans le domaine des accélérateurs plasmas. Elles diffèrent dans la manière dont sont établis les champs électriques dans le plasma. La première utilise une impulsion laser courte et intense. Lorsque celle-ci se propage dans un plasma sous-dense, elle excite une onde de densité de charge et de champ électrique dans son sillage, que l’on appelle onde plasma. Un paquet d’électrons peut alors être injecté et accéléré par cette onde plasma. On parle alors d’un accélérateur laser-plasma. La deuxième méthode utilise un faisceau de particules (typiquement d’électrons) pour exciter l’onde plasma. Jusqu’ici, cette méthode n’a été étudiée expérimentalement que par le biais de infrastructures coûteuses, comme par exemple l’accélérateur linéaire de 2 km de FACET, au SLAC National Accelerator Laboratory (Etats-Unis). Nous proposons donc d’étudier l’excitation d’onde plasma par des faisceaux d’électrons issus d’une installation compacte, flexible et peu couteuse : l’accélérateur laser-plasma du Laboratoire d’Optique Appliquée. Le binôme participera pendant quelques séances à cette étude expérimentale, pour ensuite se focaliser sur l’analyse des données expérimentales collectées, à l’aide de Matlab ou de Python. En particulier, il s’agira de mettre en évidence comment l’amplitude de l’onde plasma excitée, et la longueur sur laquelle elle est excitée, dépendent des paramètres expérimentaux : charge et émittance du paquet d’électrons, distance entre l’accélérateur laser-plasma et le deuxième plasma, pré-ionisation ou non du deuxième plasma, densité du deuxième plasma. Mots clés : Relativité, optique, plasma, faisceaux de particules, rayons X et gamma Nature : expérimental / numérique Accueil d’un binôme possible : Oui Personnes à contacter : Sébastien Corde ([email protected])