Préparation des Expériences PetaWatt et Simulations Intégrées

Présentation du groupe
PEPSI
“Préparation des Expériences
PetaWatt et Simulations
Intégrées”
Fonctions du groupe PEPSI
Création en avril 2008
Chercheurs DSM, Université et DAM
Physiciens référents sur les expériences académiques du
CESTA
Accueil des équipes de recherches pour les consortia
« ASTRO »
« MHEDOC » Matière Haute Energie et Densité Obtenue par Choc
« PHARE » Physique de l’Allumeur Rapide pour l’Energie
« Applications médicales »
…
Soutien de demandes expérimentales (ALISE, LIL, PETAL)
Prédimensionnement d’expériences (moyens de simulation du CELIA)
Etude de diagnostics associés
Participation aux expériences
Interprétation de résultats
Thématique de recherche propre en cohérence avec les
groupes « Plasmas Chauds » et « SXPI » du CELIA – rôle
transverse
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-
Membres du groupe
…
Philippe Alassimone (DSM) bat. ILP
Céline Beaucourt (Thèse région Aquitaine)
Claude Fourment (DAM)
Ghita Geoffroy (DSM)
Ludovic Hallo (DAM) Resp. du groupe
Sébastien Hulin (DAM)
Gérard Malka (Université Bordeaux1)
Collaborations en cours
Groupes Plasma Chaud - SXPI, LULI, LOA, CESTA, DIF…
Actions dans HiPER WP9, WP10…(WP8, WP12 ?)
S. Davis…
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Thèmes scientifiques
Développement de diagnostics spécifiques à
PETAL
Particules chargées (électrons/ protons)
production, transport, diagnostics et applications :
allumage rapide, protonthérapie
Survie du cône, transition de phase
Nouveaux ablateurs : matériaux diélectriques
sous choc
Instabilités Hydrodynamiques
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Allumage rapide vs Astro
Hydrodynamique de l’implosion
Chronométrie des chocs
Chocs rayonnants
Instabilités hydrodynamiques, symétrie implo
Glissement, intégrité du cône
Physique de l’allumage (spécifique ?)
Génération et guidage du faisceau de particules
Accélération de matière à très hautes vitesses :
allumage par choc
Propagation et chauffage
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Instabilités Hydrodynamiques
Thème : Instabilité du point chaud après
rebond , vs. Explosion de Supernovae
Moyens : Simulations Hydro, Expériences (eg.
P. Drake NIF), modélisation
Acteurs CELIA :
X. Ribeyre, M. Olazabal, V. Dréan,
V.T. Tikhonchuk, Ph. Nicolaï (jets), L. Hallo
+ S. Bouquet, L.Masse (DIF)…
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SHEW04: Supernovae Hydrodynamic Experimental Workshop (2008)
Static heavy wall
Diags : Radiographie transverse (résolution en temps
et en espace), vitesse de choc, VISAR, diag protonique ?
Survie du cône
Thème : Génération de débris sur le trajet du laser
PW, débris dans la chambre d’expérience-optiques,
débris chargés…, vs. Eg . Nucléation de quarks* ?
Moyens : Expériences kHz CELIA 2007, ALISE 2008
(collaboration LALP), ALISE 2009, Modèle Hydro+
nucléation (PoP Lescoute 2008)
Acteurs CELIA :
L. Hallo, G. Geoffroy, G. Malka,
C. Fourment
+LALP, CESTA, WP 9, WP 10, (WP 8 ?)
* Théorie de la nucléation utilisée par L. Olesen and J. Masden
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Survie du cône en allumage rapide
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Deux régimes de formation des débris (Tirs sur laser
kHz CELIA 2007, exploitation ALISE en cours)
Microscopie optique
100µm
10µm
Débris liquides (micrométriques) ►
~ 2-3 µm
Détection photothermique (CPMOH)
5µm
~ 10 nm
Formation de nuclei ►
Diags : collection post-mortem,
Ombroscopie transverse, vitesse matière
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Génération, transport, interaction
Particules chargées
Thème : Allumage rapide, diagnostics, protonthérapie,
vs explosion de Supernovae
Moyens : Expériences ALISE 2008 (DIF),
Simulations PIC (E. D’Humieres), Thèse aquitaine
Acteurs CELIA :
C. Beaucourt, G. Malka, SXPI, G. Geoffroy, L. Hallo
+C. Courtois, DIF, CESTA, WP 9, WP 10
+ acteurs Protonthérapie (Resp. J.L. Feugeas)
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Gamma-Ray Burst (GRB)
A combinaison of theory, simulation and laboratory experiments is excepted to yield
new insights into physics of GRB - Stanley Davis at CELIA
Gamma-Ray Bursts in
Supernovae:
GRB astrophysical model
1 s to ms, 0.1 – 100 MeV
1051-53 ergs
Asymmetry SN explosion
Khokhlov simulations (ApJ
524:1999)
Gamma-Ray Bursts in Lab:
1 : High energy particles generates by
PW laser (protons, electrons…)
2: Particules interaction (shocks) with plasmas
3: High-energy photon generation:
Gamma ray burst
Allumage rapide par protons
(ou cône)
Génération des protons :
TNSA
Face arrière non perturbée
Limitation divergence
Faible rendement < 10 %
Régime
du « piston laser »
Régime non atteint
expérimentalement.
Céline BEAUCOURT, doctorante, financement région AQUITAINE
The range effect lengthening
M. Temporal et al., Physics of Plasmas, Vol. 9, No
7, july 2002.
Distribution énergétique des protons : Maxwellienne
+ cut-off.
Snavely et al.,PRL, Vol.85,
No.14, Oct. 2000
Pic de Bragg
Dépôt d'énergie des
protons dans un milieu
froid.
Dépôt d'énergie des
protons dans un milieu
chaud.
Le pouvoir d’arrêt des protons augmente
avec la température du plasma
M. Temporal et al., Physics of Plasmas, Vol. 9, No
7, july 2002.
Température plasma
Vitesse thermique
électronique
Pouvoir d’arrêt des protons
Validation expérimentale ?
Laser 100TW, puis PETAL (plasma keV en
volume)
Diagnostics :
Imagerie du plasma chauffé par les protons dans
(UV, X)
Imagerie neutronique des zones de fort dépôt (p,n)
Diagnostics classiques des protons (Parabole de
Thomson, CR39, RCF…)
Intérêt pour l’astrophysique ?
Pouvoir d’arrêt des protons dans les plasmas
chauds dans des objets « lointains » ?
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