Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Tlemcen - Abou Bekr Belkaid
Affiliation
Département de Physique
Auteur
DAHI, Elhadj
Directeur de thèse
LIANI , Bachir (Professeur)
Filière
Physique
Diplôme
Doctorat
Titre
Modélisation de l’interaction laser-plasma : Application à l’Accélération d’électrons
Mots clés
Interaction Laser-plasma, accélérateur de particules, champ électrique, modélisation, simulation numériques.
Résumé
Les accélérateurs de particules sont utilisés dans de nombreux domaines, depuis la médecine jusqu’à la physique des particules, en incluant la radio-biologie ou la physique de la matière condensée. Dans un accélérateur conventionnel, un champ électrique radio-fréquence, guidé dans une cavité, accélère des particules à de hautes énergies. Cependant, le champ accélérateur dans ces cavités radio-fréquence est limité à quelques dizaines de mégavolts par mètre : au-delà de cette valeur, les parois de la structure commencent à être endommagées par claquage. Cette limite du champ électrique explique pourquoi les accélérateurs ont tendance à être de grande taille. L’utilisation de plasmas peut permettre de pallier cet inconvénient : les plasmas étant des milieux ionisés, ils sont capables de soutenir des champs électriques de l’ordre de quelques centaines de gigavolts par mètre, soit plus de 10 000 fois plus élevés que les champs utilisés dans les accélérateurs conventionnels. On espère ainsi, en utilisant des plasmas, réduire la longueur d’accélération de plusieurs ordres de grandeur. Ces champs électriques énormes peuvent être produits lors de l’interaction d’un laser ultra-intense et ultra-court avec un plasma. Cette interaction donne lieu à la génération de véritables faisceaux d’électrons. Pour utiliser ces plasmas, il convient d’y exciter les champs électriques très intenses nécessaires à l’accélération de particules, ce qui peut se réaliser en y focalisant des lasers à impulsions ultra-courtes. Ces impulsions laser ont des propriétés très particulières : elles possèdent une largeur temporelle inférieure à 100 femtosecondes, (1 fs = 10–15 s) et contiennent une énergie de quelques joules. Ces caractéristiques permettent d’atteindre des puissances crêtes très élevées, de l’ordre de quelques dizaines de TW. Cette thèse portera sur le mécanisme d’accélération stochastique dans l’injection d’électrons dans l’onde de sillage lorsque l’onde principale a une intensité modérée. Il s’agit de modéliser finement ce phénomène, ses conditions d’apparition en s’appuyant sur des modèles théoriques et des simulations PIC. Les conditions permettant d’optimiser les caractéristiques du faisceau d’électrons produits, par exemple en ajoutant un champ magnétique externe, seront étudiées. MOTS CLES : Interaction Laser-plasma, accélérateur de particules, champ électrique, modélisation, simulation numériques.
Statut
Signalé