Déformations mécaniques de l'hydrogène solide pour la fabrication de cibles cryogéniques continues submillimétriques pour l'accélération laser-plasma
Auteur / Autrice : | Sylvain Michaux |
Direction : | Nicolas Luchier |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Nanophysique |
Date : | Soutenance le 04/03/2019 |
Etablissement(s) : | Université Grenoble Alpes (ComUE) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Département des systèmes basses températures (Grenoble ; 1957-....) |
Jury : | Président / Présidente : Thierry Duffar |
Examinateurs / Examinatrices : Roser Vallcorba, Denis Chatain | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Aubry, Grégoire Bonfait |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
L’interaction d’un laser de haute énergie avec une cible fine d’hydrogène créé un plasma à l’intérieur duquel le champ électrostatique peut accélérer des protons jusqu’à des énergies de quelques dizaines de MeV. Ce domaine de la physique est appelé l’accélération laser/plasma.C’est dans ce contexte que le Service des Basses Températures (CEA, France) a développé en 2014 un prototype permettant de produire par extrusion des rubans d’hydrogène solide de un millimètre de large et de quelques dizaines de micromètres d’épaisseur.Cette thèse étudie la géométrie, la vitesse et la stabilité de ces rubans, qui sont des critères fondamentaux à l’efficacité de l’accélération laser/plasma. Les résultats des campagnes expérimentales menées avec ce prototype dans différents centres laser sont également décrits. Le deuxième et principal objectif de cette thèse consiste à caractériser et mesurer de façon précise les propriétés rhéologiques de l’hydrogène solide, afin de modéliser son écoulement à travers une buse d’extrusion d’épaisseur submillimétrique. Ce travail a consisté à concevoir un rhéomètre cryogénique innovant capable de générer un cisaillement continu d’hydrogène solide à des températures contrôlées, inférieures à 14 kelvins. La déformation de cisaillement de l’hydrogène solide est observée et décrite en détails, et sa viscosité apparente près de son point de fusion est quantifiée. Une loi régissant son écoulement est proposée, puis vérifiée par simulation numérique.