Etudes des supernovæ et de leur rémanent en astrophysique de laboratoire : influence du champ magnétique et du rayonnement
Auteur / Autrice : | Yaniss Benkadoum |
Direction : | Michel Koenig |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Astrophysique |
Date : | Soutenance le 06/11/2023 |
Etablissement(s) : | Institut polytechnique de Paris |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire pour l'utilisation des lasers intenses (Palaiseau, Essonne ; 1997-....) - Laboratoire pour l'utilisation des lasers intenses / LULI |
Jury : | Président / Présidente : Fabien Dorchies |
Examinateurs / Examinatrices : Michel Koenig, Alexis Casner, Émeric Falize, Claire Michaut, Salvatore Orlando | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Alexis Casner, Émeric Falize |
Mots clés
Résumé
Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une discipline récente : l’astrophysique de laboratoire. Ces deux termes dont la combinaison forme presque un oxymore peuvent être liés grâce à l’avènement d’une nouvelle technologie qui jouera tout au long de ces travaux le rôle de trait d’union : les machines d’énergies pulsées. Pour bien comprendre le domaine d’application de cette nouvelle discipline il suffit de décortiquer son appellation. L’astrophysique s’affaire à expliquer les phénomènes se produisant dans l’univers. Bien qu’ayant fait des progrès colossaux depuis le début du siècle dernier, l’astrophysique reste lourdement tributaire des observations et informations que nous offre l’univers. Additionnellement à cette quantité limitée d’informations, les objets et processus observés sont de notre point de vue comme figés dans le temps. Autant d’inconvénients que l’astrophysique de laboratoire se propose de contrer. En effet, dans « astrophysique de laboratoire », il y a « laboratoire ». Et grâce à des lois d’échelle, à la notion de similarité et à l’aide de nombres adimensionnés, il est possible de reproduire en laboratoire, et donc dans des conditions contrôlées, des phénomènes plus ou moins similaires à des processus et corps astrophysiques.Pour cela, il est nécessaire de mettre la matière dans des conditions extrêmes de température et pression. Ce régime hautement énergétique de la matière est décrit via une physique particulière nommée, Physique des Hautes Densités d’Energie (PHDE). Plus précisément, ce domaine de la physique désigne la science d’un système qui possède une densité d’énergie dépassant les 1011 J.cm-3, ce qui correspond par exemple à une pression supérieure à 1 Mbar. Les installations de laser de puissance nous permettent d’atteindre ce genre de régime.La PHDE contrôlée en laboratoire permet d’étudier de nombreux sujets, notamment ceux traités dans cette thèse. En effet, les instabilités, le rayonnement et le champ magnétique sont trois composantes dont l’évaluation est très compliquée dans de nombreux objets et processus astrophysiques : effondrement de nuages moléculaires et formation stellaire, rémanents de supernovæ, choc d’accrétion, jets d’étoiles jeunes, … Ces composantes ont donc tout à fait leur place dans des expériences d’astrophysique de laboratoire. Ces trois sujets de recherches forment donc le cœur battant du contenu de cette thèse.La considération simultanée, au moins deux à deux, du rayonnement, du champ magnétique et des instabilités reste encore partiellement inexplorée. De multiples expériences cherchant à mêler au moins deux des trois composantes phares de cette thèse ont récemment vu le jour. Cette pléthore de situations astrophysiques faisant intervenir ces trois composantes physiques et le manque d’expériences reproduisant leurs actions concomitantes ont motiver les travaux et études de cette thèse.Cette thèse propose donc d’explorer ces trois sujets de recherches grâce à l’analyse et à la préparation d’expériences sur des installations lasers à travers le monde. Notamment, nous présentons les résultats d’analyses d’expériences de chocs radiatifs faites sur le LULI2000 en France, sur GEKKO XII à Osaka (Japon) ainsi que sur le LMJ à Bordeaux (France). Une expérience sur les instabilités réalisée sur le XFEL de SACLA (Japon) sera également analysée et décortiquée. En sus, deux dimensionnements d’expériences destinées à être réalisées sur les installations laser de type LMJ et NIF seront aussi discutés et présentés. Une dernière partie résumera le développement ainsi que l’étude de sources x utilisées pour de la radiographie à haute résolution par projection de source ponctuelle mené en plusieurs campagnes sur le LULI2000. Ce travail est le moyen mis en œuvre par le CEA afin d'optimiser une telle source sur le laser PETAL (LMJ) s'inscrivant dans une chaine de calculs prédictifs utilisant les résultats obtenus dans cette thèse.