Plasmas créés par laser

Patrick MORA

Description

Parallèlement au développement des lasers de puissance, la physique des plasmas créés par laser n’a cessé de progresser depuis une soixantaine d’années. Parmi les applications de cette discipline, on peut citer la fusion thermonucléaire contrôlée par laser ou l’accélération laser de particules dans les plasmas.

Cet ouvrage propose une introduction aux principales notions du domaine.

L’objectif est tout d’abord de rappeler les notions de base de physique des plasmas nécessaires dans le contexte. Puis l’ouvrage se focalise davantage sur la physique de l’interaction laser-plasma, et se poursuit avec la présentation du concept d’accélération laser de particules (essentiellement d’électrons) dans les plasmas. Enfin, la troisième et dernière partie de l’ouvrage est consacrée à la présentation de divers aspects de la fusion thermonucléaire contrôlée par laser.

Ce livre s’adresse aux étudiants de Master, aux doctorants ou aux chercheurs s’intéressant aux plasmas créés par laser et à leurs applications.

Sujets

• Sciences expérimentales
• Physique
• Science
• Physics
• Physical attractiveness
• Sciences et techniques
• Quantum Theory

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 10 juin 2021
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9782759825899
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

PATRICK MORA
PLASMAS CRÉÉS PAR LASER
SAVOIRS ACTUELS
PLASMAS CRÉÉS PAR LASER
GÉNÉRALITÉS ET APPLICATIONS CHOISIES
PATRICK MORA
Parallèlement au développement des lasers de puissance, la physique des plasmas créés par laser n’a cessé de progresser
depuis une soixantaine d’années. Parmi les applications de cette discipline, on peut citer la fusion thermonucléaire
contrôlée par laser ou l’accélération laser de particules dans les plasmas.
Cet ouvrage propose une introduction aux principales notions du domaine. PLASMAS CRÉÉS
L’objectif est tout d’abord de rappeler les notions de base de physique des plasmas nécessaires dans le contexte.
Puis l’ouvrage se focalise davantage sur la physique de l’interaction laser-plasma, et se poursuit avec la présentation
du concept d’accélération laser de particules (essentiellement d’électrons) dans les plasmas. Enfin, la troisième et dernière PAR LASERpartie de l’ouvrage est consacrée à la présentation de divers aspects de la fusion thermonucléaire contrôlée par laser.
Ce livre s’adresse aux étudiants de Master, aux doctorants ou aux chercheurs s’intéressant aux plasmas créés par laser
et à leurs applications. GÉNÉRALITÉS ET
Patrick Mora est directeur de recherche émérite au CNRS. Il a été professeur à l’École polytechnique, directeur APPLICATIONS CHOISIES
de son Centre de Physique Théorique et directeur de l’Institut Lasers et Plasmas. Ses travaux sur l’interaction
laserplasma lui ont valu plusieurs prix. Il a en particulier reçu le prix Langevin de la Société Française de Physique,
et le prix Hannes Alfvén de l’European Physical Society.
Série Physique dirigée par Michèle LEDUC et Michel LE BELLAC
SAVOIRS ACTUELS
Collection dirigée par Michèle LEDUC
CNRS ÉDITIONS
www.edpsciences.org PATRICK MORA
www.cnrseditions.fr
Création graphique : Béatrice Couëdel
Ces ouvrages, écrits par des chercheurs, reflètent des
enseignements dispensés dans le cadre de la formation à la
recherche. Ils s’adressent donc aux étudiants avancés, aux
9 782759 824779 39 € chercheurs désireux de perfectionner leurs connaissances ainsi
qu’à tout lecteur passionné par la science contemporaine.ISBN EDP Sciences 978-2-7598-2477-9 CNRS ÉDITIONS
ISBN CNRS ÉDITIONS 978-2-271-13779-1
9782759824779_plasma.indd 1 27/04/2021 10:25PATRICK MORA
PLASMAS CRÉÉS PAR LASER
SAVOIRS ACTUELS
PLASMAS CRÉÉS PAR LASER
GÉNÉRALITÉS ET APPLICATIONS CHOISIES
PATRICK MORA
Parallèlement au développement des lasers de puissance, la physique des plasmas créés par laser n’a cessé de progresser
depuis une soixantaine d’années. Parmi les applications de cette discipline, on peut citer la fusion thermonucléaire
contrôlée par laser ou l’accélération laser de particules dans les plasmas.
Cet ouvrage propose une introduction aux principales notions du domaine. PLASMAS CRÉÉS
L’objectif est tout d’abord de rappeler les notions de base de physique des plasmas nécessaires dans le contexte.
Puis l’ouvrage se focalise davantage sur la physique de l’interaction laser-plasma, et se poursuit avec la présentation
du concept d’accélération laser de particules (essentiellement d’électrons) dans les plasmas. Enfin, la troisième et dernière PAR LASERpartie de l’ouvrage est consacrée à la présentation de divers aspects de la fusion thermonucléaire contrôlée par laser.
Ce livre s’adresse aux étudiants de Master, aux doctorants ou aux chercheurs s’intéressant aux plasmas créés par laser
et à leurs applications. GÉNÉRALITÉS ET
Patrick Mora est directeur de recherche émérite au CNRS. Il a été professeur à l’École polytechnique, directeur APPLICATIONS CHOISIES
de son Centre de Physique Théorique et directeur de l’Institut Lasers et Plasmas. Ses travaux sur l’interaction
laserplasma lui ont valu plusieurs prix. Il a en particulier reçu le prix Langevin de la Société Française de Physique,
et le prix Hannes Alfvén de l’European Physical Society.
Série Physique dirigée par Michèle LEDUC et Michel LE BELLAC
SAVOIRS ACTUELS
Collection dirigée par Michèle LEDUC
CNRS ÉDITIONS
www.edpsciences.org PATRICK MORA
www.cnrseditions.fr
Création graphique : Béatrice Couëdel
Ces ouvrages, écrits par des chercheurs, reflètent des
enseignements dispensés dans le cadre de la formation à la
recherche. Ils s’adressent donc aux étudiants avancés, aux
9 782759 824779 chercheurs désireux de perfectionner leurs connaissances ainsi
qu’à tout lecteur passionné par la science contemporaine.ISBN EDP Sciences 978-2-7598-2477-9 CNRS ÉDITIONS
ISBN CNRS ÉDITIONS 978-2-271-13779-1
9782759824779_plasma.indd 1 27/04/2021 10:25Patrick Mora
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Illustrationdecouverture:Infographiedefusion,CEA.Lesfaisceauxlasersont
dirigés, au travers de deux trous, vers la paroi interne d’une cavité; le
rayonnement X émis par ces parois implose ensuite la bille remplie de
deutériumtritium placée au centre de la cavité.
Imprimé en France
c 2021, EDP Sciences, 17, avenue du Hoggar, BP 112, Parc d’activités de
Courtabœuf, 91944 Les Ulis Cedex A
et
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copie, 3, rue Hautefeuille, 75006 Paris. Tél. : [phone].
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ISBN (papier) : 978-2-7598-2477-9, ISBN (ebook) : 978-2-7598-2589-9
CNRS Éditions
ISBN (papier) : 978-2-271-13779-1, ISBN (ebook) : 978-2-271-13781-4Avant-propos
Ce livre s’adresse aux étudiants de master, aux doctorants ou aux chercheurs
s’intéressant aux plasmas créés par laser et à leurs applications. C’est un
domainequis’estdéveloppédepuisunecinquantained’annéesenviron,audépart
dans le contexte de la fusion thermonucléaire contrôlée par confinement
inertiel. Le laser constituait en effet une source d’énergie de premier choix
pour
porterlecombustiblecomposéd’isotopesdel’hydrogèneauxconditionsdedensité et de température permettant le déclenchement de réactions de fusion. La
physique du domaine est apparue progressivementplus riche et plus complexe
que ses promoteurs ne l’avaient imaginé, tandis que d’autres applications que
la fusion par confinement inertiel sont apparues. C’est particulièrement le cas
dans le contexte des impulsions laser ultra-courtes et ultra-intenses, fruits du
conceptd’amplificationpardérivedefréquencemisenœuvreparG.Mourouet
D. Strickland. On peut citer comme exemple l’accélération laser de particules
dans les plasmas.
Alors que des milliers de chercheurs sont actifs sur ces sujets à travers le
monde, dont plusieurs centaines en France, autour du Laser Mégajoule de la
région de Bordeaux ou des grandes installations laser du plateau de Saclay, il
existe très peu d’ouvrages en présentant les notions les plus essentielles. On
peutciter The physics of laser plasma interactions de W.Kruer,paruen1988,
et La fusion thermonucléaire inertielle par laser, ouvrage collectif en plusieurs
volumes édité par R. Dautray et J. P. Watteau, paru en 1993. Depuis bientôt
trente ans donc, aucun livre n’est venu répondre au besoin souvent exprimé
d’unouvragede référencequipuisseserviraussibienàl’étudiantquiabordele
sujet enmasterqu’auchercheurconfirméquiveutrafraîchirses connaissances.
Le présent travail essaye, au moins partiellement, de combler cette lacune.
Il a été constitué à partir de polycopiés correspondant à des cours donnés
dans différents cadres depuis une quarantaine d’années, qu’il s’agisse
d’enseignements de master, d’enseignements donnés à l’École polytechnique, ou
encore dans diverses Écoles d’été. L’ouvrage comporte trois parties. L’objectif
est tout d’abord, dans une première partie, de rappeler les notions de base de
physique des plasmas nécessaires dans le contexte. Ainsi, on présente les
paramètres caractéristiques des plasmas chauds (longueurs, fréquences, etc.), puis
les principaux outils d’étude des plasmas (fonctions de distribution et
équations cinétiques, grandeurs hydrodynamiques et équations fluides). Les ondesIV Plasmas créés par laser : généralités et applications choisies
électrostatiques et électromagnétiques en plasma non magnétisé et non
collisionnel sont ensuite étudiées, ainsi que l’amortissement des premières par
interaction onde-particule (effet Landau). Suit une présentation succincte
de quelques instabilités comme l’instabilité à deux faisceaux ou
l’instabilité
faisceau-plasma.Quelquesrésultatssurletransportélectroniquedanslesplasmas non magnétisés sont établis, en régime linéaire, d’une part, et en régime
non linéaire et non local, d’autre part, ce dernier point constituant déjà une
petite incursion dans le domaine spécifique de l’interaction entre un laser à
haute intensité et un plasma.
La deuxième partie se focalise davant