Thèse en cours

Production de sources énergétiques de particules alphas par lasers intenses

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Auteur / Autrice : Thomas Carriere
Direction : Philippe NicolaiMedhi Tarisien
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Astrophysique, Plasmas, nucléaire
Date : Inscription en doctorat le 28/09/2022
Etablissement(s) : Bordeaux
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
Equipe de recherche : Interaction, Fusion par Confinement Inertiel, Astrophysique

Résumé

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Les lasers intenses peuvent être utilisé pour produire des sources secondaires de rayons X, rayons gamma ou particules tels que les protons, neutrons ou alpha. L'intérêt dans ces derniers est lié à la quasi absence de sources brillantes de particules alpha accessibles. Les particules alpha sont généralement produites par désintégration de matériaux radioactifs ou par utilisation de cyclotrons comme ARRONAX [Haddad et al, Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging 35, 182 (2008)]. L'utilisation de lasers permettrait d'obtenir des sources de particules alpha brillantes, ultra brèves et spatialement restreintes. Les applications de ces sources sont particulièrement intéressantes pour l'industrie et la médecine [Szkliniarz et al, App. Rad. Isotopes 118, 182 (2016)] mais aussi pour la physique fondamentale avec l'étude du ralentissement dans la matière dense et tiède des particules alpha. Il est possible de produire des sources de particules alpha au moyen de laser intenses de différentes façons: - par l'interaction d'un faisceau laser avec un jet d'Hélium gazeux. par différents processus d'accélération (pression de radiation, choc sans collisions), il est aussi possible de produire des particules alpha énergétiques en utilisant des jets de gaz plus denses. Cependant, la forme du jet d'Hélium ainsi que du faisceau laser doivent être taillé de sorte à optimiser l'énergie et la distribution angulaire des particules. Spécifiquement, le profil de densité de gaz doit être sculpté par des impulsions lasers avant l'arrivé du faisceau principal. - par réaction nucléaire non-thermique induites par des particules accélérées par laser. En particulier, les réaction de fusion proton-bore ont été étudiés récemment puisqu'elles ont l'avantage de produire peu de neutrons pour beaucoup de particules alpha. Néanmoins, cette source, tout comme la précédente, doit être optimisé pour pouvoir donner lieu aux applications. Le concept général de ces réactions nucléaires est basé sur l'accélération de protons par lasers, suivis de l'interaction de ces protons avec une cible contenant du Bore. Les protons peuvent être accélérés via des cibles spécifiques puis envoyés vers une cible de Bore ou directement produits dans la cible de Bore. Cependant, tous les mécanismes ne sont pas encore parfaitement compris ni contrôlés. Plusieurs campagnes expérimentales ont été proposées et acceptées sur différentes installations lasers afin de mesurer la production de particules alphas