GRAND PROJET
Figure 5.( Gauche) salle longue focale, avec ligne de lumière du faisceau F2.( Droite) Conception assistée par ordinateur de l’ enceinte du miroir de repli du faisceau F1. Accolée à cette enceinte se situe l’ enceinte expérimentale. Le faisceau F1 de 40cm de diamètre est réfléchi par un miroir troué en son centre, vers le miroir de focalisation vers la gauche de l’ image. Le faisceau réfléchi converge en revenant vers le miroir troué, et est de taille suffisamment faible pour passer à travers le trou, en direction de la zone d’ interaction.
propriétés spatiales. De plus, le rayonnement émis est une sonde indirecte de l’ interaction. Ainsi sa caractérisation permet, couplée à des simulations numériques poussées, de décrire la dynamique de l’ interaction laser-plasma. L’ utilisation du faisceau F1( multi-PW) a permis de démontrer l’ accélération de protons à des énergies supérieures à 50 MeV, le tout dans des conditions non-optimales [ 1 ]. L’ utilisation des rayons X émis lors de l’ interaction a permis la radiographie en un tir d’ un objet complexe( voir figure 4). Les sources de rayonnement ionisant conventionnelles, habituellement produites sur des accélérateurs de particules, ont des applications nombreuses dans l’ industrie( par exemple pour le contrôle non destructif), la médecine( dans la recherche sur le traitement des tumeurs par exemple) et bien plus encore. La difficulté d’ accès à ces sources( et leur coût) rend attractive l’ utilisation des lasers pour la génération de ces rayonnements. Néanmoins, les besoins pour ces applications requièrent un travail de fond sur la source, comme sur sa caractérisation poussée, ainsi que sur sa fiabilité. Il est à noter que certains domaines d’ application sont encore « bloqués », car la source produite par le laser ne satisfait pas encore les besoins. Par exemple, la proton-thérapie pour le traitement de tumeurs, nécessite des énergies de protons de l’ ordre de 300 MeV, bien supérieures au record dans le domaine( 150 MeV pour l’ accélération par laser [ 3 ]).
Astrophysique de laboratoire L’ astrophysique de laboratoire est la tentative de reproduction à l’ échelle du laboratoire de phénomènes se produisant dans le cosmos. Ainsi, l’ utilisation d’ un faisceau permet pendant un instant bref de recréer les conditions existant par exemple dans le cœur des étoiles. Les campagnes expérimentales associées à ce domaine de recherche impliquent dans la majeure partie des cas les deux faisceaux, F1 étant utilisé pour préparer la cible dans un état proche d’ un plasma astrophysique, tandis que le faisceau F2, en générant une source de rayonnement secondaire( rayons X ou particules) permet de sonder le plasma à un instant donné.
Contrairement à la salle courte focale, les intensités lumineuses atteintes en salle longue focale sont plus modestes( de l’ ordre de 10 19 W / cm 2). En revanche, ce niveau d’ intensité est maintenu sur des distances plus importantes( plusieurs millimètres voire centimètres). La différence majeure par rapport à la salle courte focale est l’ utilisation de miroirs sphériques à longue distance focale, en lieu de paraboles hors axe. Les distances focales sont de plusieurs mètres( de 3 à 9m pour le F2), voire plusieurs dizaines de mètres( la ligne F1 sera dotée premièrement d’ une focale de 15m, avec possibilité d’ extension jusqu’ à 30m). Les deux faisceaux ont chacun leur ligne dédiée. Actuellement seule la ligne F2( 1 PW) est en fonctionnement, la ligne F1 sera quant à elle qualifiée durant le deuxième semestre 2026, pour un accès ouvert aux utilisateurs en 2027. De par sa conception, la salle longue focale est dominée par la thématique de l’ accélération de faisceaux d’ électrons, ainsi que des produits de l’ interaction.
Accélération laser-plasma L’ accélération laser-plasma( dénommée Laser WakeField Acceleration( LWFA)) consiste en la propagation d’ un faisceau laser intense dans un jet de gaz dense, potentiellement sur plusieurs millimètres voire centimètres en fonction des paramètres laser. Lors de l’ interaction, les électrons provenant du gaz ionisé
Figure 6.( gauche) Principe de l’ accélération laser-plasma. L’ impulsion laser éjecte les électrons sur les côtés, et peuvent entrer dans la bulle chargée positivement dans le sillage de l’ impulsion laser. Figure extraite de [ 4 ].( droite) Exemple de spectre d’ électrons obtenus lors de campagnes expérimentales avec le faisceau F2. Le spectre du haut est obtenu par LWFA classique, et le spectre du bas montre le cas d’ utilisation de techniques avancées de focalisation( principe décrit dans [ 5 ])
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