Applications des faisceaux d'électrons relativistes produits par le laser PETAL // Applications using laser-accelerated relativistic electrons with PETAL

Cette thèse s’inscrit dans le domaine de la physique des plasmas produits par des lasers de très haute puissance et de haute intensité. Elle sera menée au sein de l’installation LMJ, en lien avec le laser PETAL capable d’atteindre des intensités supérieures à 10¹8 W·cm?² et de générer des particules de haute énergie.
L’objectif principal est d’étudier la production et l’accélération de faisceaux d’électrons relativistes dans un jet de gaz. Les applications de ces faisceaux seront évaluées pour la génération de paires électron-positron et pour la radiographie par faisceaux d’électrons.
Le travail reposera sur une approche combinant expériences et modélisation numérique. Le doctorant participera à des campagnes expérimentales prévues en 2026–2027, incluant la mise en œuvre de diagnostics et l’analyse des données. En parallèle, des simulations numériques de type Particle-In-Cell (CALDER) et Monte-Carlo (GEANT4) seront réalisées afin d’interpréter les résultats expérimentaux.
Dans une seconde phase, la thèse contribuera à la qualification de l’évolution du laser PETAL, notamment l’étude des sources secondaires (électrons, protons et rayonnement X dur) issues de l’interaction laser-matière, en lien avec le projet PETAL-UPGRADE.
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This PhD project focuses on the physics of plasmas generated by ultra-high-power and high-intensity lasers. The work will be carried out at the LMJ facility, using the PETAL laser which operates at intensities exceeding 10¹8 W·cm?² and enables the production of high-energy particles.
The main objective of the thesis is to investigate the generation and acceleration of relativistic electron beams in a gas jet. The potential applications of these beams will be assessed for electron–positron pair production and for electron-beam-based radiography.
The research will combine experimental and numerical approaches. The PhD candidate will take part in experimental campaigns scheduled for 2026–2027, including the implementation of diagnostics and data analysis. In parallel, Particle-In-Cell and Monte Carlo simulations will be performed to support the interpretation of the experimental results.
In a second phase, the thesis will contribute to the qualification of upgrades to the PETAL laser, focusing in particular on secondary sources of electrons, protons, and hard X-ray radiation generated by laser–matter interactions, within the framework of the PETAL-UPGRADE project.
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Pôle fr : Direction des Applications Militaires
Pôle en : Military Applications
Département : Département physique, expériences et modèles
Service : DPEM
Laboratoire : DPEM
Date de début souhaitée : 01-10-2026
Ecole doctorale : Ecole Doctorale des Sciences Physiques et de l’Ingénieur
Directeur de thèse : D'HUMIERES Emmanuel
Organisme : UNIVERSITE BORDEAUX
Laboratoire : CELIA

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction des Applications Militaires
Pôle en : Military Applications
Département : Département physique, expériences et modèles
Service : DPEM

Master 2 Recherche dans le domaine de la physique des plasmas / lasers