Étude théorique de l’interaction des impulsions laser à ultra-haute intensité avec des plasmas à densité presque critique vers l’optimisation des sources secondaires

Theoretical investigation of the interaction of ultra-high intensity laser pulses with near critical density plasmas towards the optimization of secondary sources

• Auteur / Autrice : Iuliana-Mariana Vladisavlevici
• Direction : Emmanuel d' Humières, Daniel Vizman
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astrophysique, Plasmas, nucléaire
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux en cotutelle avec Universitatea de Vest (Timişoara, Roumanie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre Lasers Intenses et Applications (Bordeaux ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Joao Jorge Santos
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dana Percec, Calin Alexandru Ur, Paolo Tomassini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michèle Raynaud-Brun, Daniel Ursescu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lasers de puissance

Positonium

Photons

Accélérateurs de protons

Accélérateurs d'électrons

Transfert d'énergie

Mots clés libres

Régime ultra-Haute intensité

Cibles de densité quasi-Critiques

Absorption d'énergie laser

Accélération des électrons et des protons

Photons de haute énergie

Création de paires électron-Positon

Ultra-High intensity regime

Near-Critical density targets

Laser energy absorption

Electron and proton acceleration

High energy photons

Electron-Positron pair creation

Résumé

L’objectif principal de cette thèse est de développer un modèle théorique pourle transfert d’énergie de l’impulsion laser aux constituants du plasma dans le régime d’impulsionlaser à ultra-haute intensité et pour des cibles de densité quasi critique en mettant l’accentsur l’optimisation des sources secondaires. Comme première application de notre modèle, nousavons étudié l’accélération de proton pour un laser d’intensité 1022 W/cm2 qui sera disponibledans des installations laser Apollon et ELI. L’accélération des ions par laser est importante pourles applications comme : la protonthérapie, la production de radio-isotopes, et l’allumage rapidedes ions pour la fusion par confinement inertiel. Comme deuxième application de notre modèle, nous avons étudié l’émission de rayonnement de haute énergie dans l’interaction laser-plasmapour une intensité laser jusqu’à 5.1023 W/cm2, utilisable pour étudier la création de pairesélectron-positon par le processus linéaire de Breit-Wheeler, qui est un phénomène extrêmementimportant se produisant à des échelles astrophysiques.

The main goal of this thesis is to develop a theoretical model for the transferof energy from the laser pulse to plasma constituents in the ultra-high intensity laser pulseregime and for near critical density targets with focus on the optimization of the secondarysources. As a first application of our model, we studied the proton acceleration for a laser of intensity1022 W/cm2 which will be soon available on experiments at laser facilities like Apollonand ELI. Laser driven ion acceleration is important for various applications like hadron therapy,radioisotope production, and ion fast ignition for inertial confinement fusion. As a secondapplication of our model, we investigated the emission of high energy radiation in laser-plasmainteraction for a laser intensity up to 5.1023 W/cm2, towards the creation of electron-positronpairs through the linear Breit-Wheeler process, which is an extremely important phenomenonoccurring at astrophysical scales.