From test electron beam experiment to self consistency in wave-particule interaction

• Auteur / Autrice : Alessandro Macor
• Direction : Fabrice Doveil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des interactions ioniques et moléculaires. Rayonnement et Plasma
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaos (théorie des systèmes)

Théories non linéaires

Ondes -- Propagation

Lasers à électrons libres

Résumé

Le fonctionnement du tube à onde progressive (TOP), basé sur l'interaction onde-particule, montre une forte analogie avec un plasma mono-dimensionnel perturbé par un faisceau d'électrons. Contrairement au plasma, le TOP présente l'avantage d'obtenir des mesures très peu bruitées. Ainsi, le TOP présenté dans cette thèse est intéressant à la fois pour la physique fondamentale et pour le développement de systèmes commerciaux. Lorsque le courant est très faible, l'auto-cohérence peut être négligée et le faisceau d'électrons peut être considéré comme composé de particules tests. Dans le cas où les électrons interagissent avec une onde, on retrouve le comportement du pendule : piégeage et modulation. Avec une vitesse de phase différente de la vitesse moyenne des électrons, un regroupement périodique de la vitesse électronique est mis en évidence. De plus, un comportement non linéaire de la modulation est observé, effet à la source de l'amortissement Landau en physique des plasmas. Lorsque deux ondes interagissent avec un faisceau de particules tests, il apparaît une structure fractale sous-jacente à la dynamique. Le recouvrement progressif du domaine de résonnance associé aux deux ondes est lié à la destruction des tores de KAM. Dans l'espace des phases, jusqu'à ce que le chaos à grande échelle apparaisse, ces tores sont des barrières pour la diffusion. Un test complet d'une nouvelle méthode de contrôle du chaos hamiltonien est présenté. Si la densité du faisceau est suffisamment grande, l'amplitude de l'onde commence à croître et les électrons ralentissent jusqu'à la saturation. Dans ce cadre, on met en évidence les analogies existant entre le TOP et des expériences plus complexes comme les lasers à électrons libres. Enfin, le TOP peut être représentatif des interactions à longue portée. Ainsi, la possibilité d'explorer expérimentalement la tendance à l'équilibre thermodynamique est analysée