En utilisant ce site, vous acceptez que les cookies soient utilisés à des fins d'analyse et de pertinence     Oui, j'accepte  Non, je souhaite en savoir plus
Sujets de thèse
Filtrer par critères

DRF : Sujet de thèse SL-DRF-18-0432

DOMAINE DE RECHERCHE
Interactions rayonnement-matière / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Miroirs plasmas 'in silico': "vers l'obtention de sources lumineuses d'intensités extrêmes et d'accélérateurs de particules ultra-compacts"

RÉSUMÉ DU SUJET

Avec l’avènement des lasers de puissance de classe PW, capables de délivrer des intensités lumineuses de 10^22 W.cm^-2 pour lesquelles la matière devient plasma, la physique des Ultra-Hautes Intensités (UHI) vise maintenant à résoudre deux challenges majeurs : peut-on produire des accélérateurs de particules compacts délivrant des faisceaux d’électrons de haute charge à haute énergie, qui seront cruciaux pour repousser les limites de la Science des hautes énergies ? Peut-on atteindre des intensités lumineuses extrêmes, approchant la limite de Schwinger (10^29W.cm^-2), au-delà de laquelle la lumière s’autofocalise dans le vide et des paires électron/positron sont produites? Résoudre ces deux grandes questions à l’aide des lasers de puissance PW en construction (e.g. CILEX/APOLLON, ELI) requiert une rupture conceptuelle que je propose de développer au cours de cette thèse.

En particulier, cette thèse vise à démontrer que les ‘miroirs plasma relativistes’, produits lorsqu’un laser femtoseconde (1fs=10^-15s) de puissance frappe une cible solide, pourraient fournir une approche simple et élégante permettant de résoudre ces deux grands challenges de la physique UHI. Lors de sa réflexion sur le miroir plasma, le laser peut générer des paquets d’électrons relativistes de haute charge ainsi que des faisceaux harmoniques de courtes longueurs d’onde très intenses. Pourrait-on utiliser ces miroirs plasmas pour focaliser fortement les faisceaux harmoniques et approcher la limite de Schwinger ? Pourrait-on utiliser les miroirs plasmas comme des injecteurs de très haute charge dans un laser PW capable de fournir des gradients accélérateurs de 100TV.m^-1 ?

La mission du candidat sera de répondre à ces deux interrogations ‘in silico’, à l’aide de simulations numériques massivement parallèles nécessitant les plus gros calculateurs disponibles à l’heure actuelle. Dans cette optique, le candidat utilisera nos derniers développements numériques et d’optimisation de la méthode Particle-In-Cell (PIC) qui rendent possible, pour la première fois, une simulation 3D réaliste de l’interaction laser-miroir plasma à haute intensité. Ces développements ont été implémentés, validés et testés dans notre code 3D PICSAR (https://www.picsar.net). Armé de PICSAR, le candidat modélisera numériquement de nouveaux schémas d’interaction utilisant les miroirs plasmas pour résoudre les deux grands challenges physiques introduits ci-dessus.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Ideal PhD candidates should have a solid background in plasma physics and (ideally) good experience in parallel computer programming. All candidates should be proficient in English. 

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service Laboratoire Interactions, Dynamique et Lasers
Physique à Haute Intensité
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2018
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Henri VINCENTI  

CEA
DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI
CEA Saclay, 91191 Gif-Sur-Yvette, FRANCE

Téléphone : +33 1 69 08 03 76

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Ondes et Matière
DIRECTEUR DE THÈSE

Guy BONNAUD

CEA
DRF/IRAMIS/LIDyL/PHI
CEA/Centre de Saclay
91191 Gif sur Yvette Cedex