Modélisation du chauffage et des propriétés radiatives d'une cible solide irradiée par un laser ultra-intense // Modeling of Heating and Radiative Properties of a Solid Target Irradiated by an Ultra-Intense Laser

Les lasers ultra-intenses (UHI) peuvent délivrer des puissances de l'ordre du pétawatt (10^15 W) sur des durées ultra-courtes (femtosecondes à picosecondes). L’interaction d’un tel laser avec une cible solide permet d'étudier la matière en condition extrême, soit à des densités proches de celle du solide et des températures proches de 10^7 K. Ces plasmas denses et chauds ont des propriétés radiatives (émission/absorption de rayonnement X) qui renseignent sur leur état (température, etc.) et qui peuvent être mesurées expérimentalement. Cependant, les mécanismes physiques gouvernant le chauffage et les propriétés radiatives ne sont pas encore pleinement compris.
La thèse vise à simuler l'interaction laser-cible à l'aide du code CALDER, un code de type Particle-In-Cell (PIC) développé au CEA. Le doctorant devra étudier la physique du chauffage isochore avec ce code et cherchera à comprendre les effets physiques prépondérants dans ces plasmas. Il modélisera des expériences récentes servant à étudier ces plasmas, réalisées sur des installations laser académiques. Des simulations prospectives aideront à préparer de futures expériences, comme celles envisagées sur le laser PETAL du CEA. Des codes de physique atomique pourront être utilisés pour affiner les spectres de rayonnement X simulés. Le travail inclut également l'adaptation de CALDER pour mieux modéliser cette physique. Les résultats contribueront à une meilleure compréhension de l’interaction laser-plasma à ultra-haute intensité et des propriétés radiatives des cibles solides irradiées.
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Ultra-high-intensity (UHI) lasers can deliver petawatt (10^15 W) beams over ultra-short durations (from femtoseconds to picoseconds). The interaction of such a laser with a solid target allows the study of matter under extreme conditions, i.e., at solid densities brought to temperatures close to 10^7 K. These dense and hot plasmas have radiative properties (X-ray emission/absorption) that provide information about their state (temperature, etc.) and that can be measured experimentally. However, the physical mechanisms governing the heating and radiative properties are not yet fully understood.
The thesis aims to simulate the laser-target interaction using the CALDER code, a Particle-In-Cell (PIC) type code developed at the CEA. The PhD student will study the physics of isochoric heating with this code and seek to understand the predominant physical effects in these plasmas. He will model recent experiments aimed at studying these plasmas and conducted on academic laser facilities. Prospective simulations will help prepare future experiments, such as those planned on the PETAL laser at the CEA. Atomic physics codes may be used to refine the simulated X-ray spectra. The work will also include adapting CALDER to better model this physics. The results will contribute to a better understanding of the interaction between ultra-high-intensity laser-plasma and the radiative properties of irradiated solid targets.
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Pôle fr : Direction des Applications Militaires
Pôle en : Military Applications
Département : Département physique, expériences et modèles
Service : DPEM
Laboratoire : DPEM
Ecole doctorale : Ondes et Matière (EDOM)
Directeur de thèse : BLANCARD Christophe
Organisme : CEA
Laboratoire : DAM/DPEM//DPEM

Financement public/privé

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