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Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 56 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 8 Mo |
Extrait
THÈSE DE DOCTORAT
Spécialité : Physique des plasmas
Présentée par
BUFFECHOUX Sébastien
Pour obtenir le grade de
Philosophiae DOCTOR
de
L’UNIVERSITÉ PARIS SUD XI
et de
L’université du Québec, INRS-ÉMT
Augmentation de l'énergie des faisceaux de protons accélérés
par laser ultra-intense et étude des caractéristiques des
faisceaux accélérés par laser ultra-court.
Jury d’évaluation :
Philippe Martin Rapporteur (IRAMIS, CEA, France).
Robert Fedosejevs (DECE, University of Alberta, Canada).
François Martin Président du jury (INRS-EMT, Canada).
Gilles Maynard examinateur (Université Paris XI, France).
Jean Claude Kieffer Directeur de thèse (INRS-EMT, Canada).
Julien Fuchs (LULI, France).
Thèse préparée au LULI à l’école Polytechnique (France) et à l’INRS-EMT (Canada).
tel-00600647, version 1 - 15 Jun 2011tel-00600647, version 1 - 15 Jun 2011Remerciements :
Cette thèse effectuée en cotutelle entre le laboratoire du LULI en France et l’INRS-EMT au
Québec n’aurait jamais été une expérience aussi enrichissante et aboutie sans le précieux soutien
de mes encadrants et de mes collègues qui sont pour la plupart devenus avant tout mes amis. Tout
au long de ce travail de recherche, j’ai pu rencontrer des gens passionnants et doués qui m’ont
beaucoup appris. Ceci a notamment été permis par cette chance qu’on m’a offerte de profiter de
nombreuses fortes collaborations nationales et internationales ainsi que de participer aux
campagnes d’expériences réalisées sur des installations laser d’envergure à l’étranger.
Tout d’abord, je tiens donc à remercier sincèrement les directeurs de mes laboratoires
d’accueil, François Amiranoff et Jean-Claude Kieffer, qui m’ont donné la chance d’écrire une page
de science au sein de leur laboratoire d’excellence. Un grand merci à l’ensemble du personnel
administratif et technique du LULI et de l’INRS, sans qui rien de mon travail n’aurait pu se faire.
Merci également aux différentes équipes qui ont permis d’accueillir nos expériences extérieures
dans les meilleures conditions, notamment au RAL sur VULCAN (GB) ou à SANDIA (É-U).
Un grand merci encore à l’ensemble des membres de mon jury, pour avoir lu avec attention
mon manuscrit et s'être déplacés à Montréal pour étudier et juger mon travail de recherche. Je suis
très touché par vos rapports constructifs, positifs et élogieux.
Je souhaite également remercier très sincèrement mon directeur de thèse français, Julien
Fuchs, sans qui cette thèse n’aurait jamais pu être aussi intéressante, riche et bien remplie. C'est
autant grâce à son hyperactivité scientifique entraînante, mais difficile à suivre que grâce à sa
passion et sa motivation permanente pour la science que j'ai pu me plonger en profondeur dans
cette physique de l’interaction laser-plasma et me retrouver au cœur de ses avancées. L’autonomie
qu’il m'a accordée tout au long de ma recherche est une remarquable démonstration de confiance.
Merci également à Patrick Audebert qui avait pris la direction officielle de ma thèse avant
que Julien obtienne son HDR. Merci pour son soutien permanent, son encouragement et les
discutions que nous avons pu avoir et qui m’ont donné une approche différente de la science et de
ma carrière scientifique.
Henry Pepin a également beaucoup contribué dans ce sens à élargir ma vision des choses,
c’est pourquoi je tiens également à le remercier pour ceci, mais également pour son enthousiasme
permanent.
tel-00600647, version 1 - 15 Jun 2011Je remercie ensuite bien évidemment Jean-Claude Kieffer, qui, également en qualité de
directeur de thèse, m'a offert cette chance, son soutien et son écoute tout au long de ces années de
thèse, malgré les nombreuses responsabilités qui lui incombaient.
Un grand remerciement à Sylvain Fourmaux, avec qui j’ai pu passer des journées
interminables en manip à sauter de problème en problème et sans qui les expériences au Québec
n’auraient pas pu se faire. Souvent « dans le jus », il a su m'accorder rapidement patience,
confiance et autonomie tout en restant toujours disponible pour que les choses avancent bien.
Impossible de ne pas remercier Motoaki Nakatsutsumi, avec qui j’ai effectué l’ensemble de
mes expériences du côté LULI. J'ai eu grand plaisir à travailler avec lui au cours de journées et de
semaines interminables, à aligner dans l’obscurité un faisceau invisible. Merci pour ces currys à 23
h et ces départs en randonnée à 5 h du matin! Un grand merci à Frédéric qui a beaucoup contribué
à ma compréhension de la physique en répondant toujours à mes incessantes questions! Merci à
Bruno pour toutes ces grandes conversations que nous avons pu avoir à toute heure de la journée et
qui changeaient bien les esprits, ainsi que pour toutes les défaites cuisantes au tennis qu’il m’a
infligé. Merci à Alessandra d'avoir courageusement tenté d'améliorer mon niveau pour m’éviter
ces défaites. Merci à mes partenaires (Kim, Ale, Jean-Raphael & Co) d’escalade, de snowboard, de
surf … qui auraient rêvé que nos laboratoires soient au milieu de la forêt de Fontainebleau, sur les
plages de Lacanau ou à Praz-sur-Arly. Un grand merci aussi à tous mes colocataires de bureau que
j’ai vu passer au cours de ces belles années de thèse (Ana, Livia, Hans…) et à toutes les âmes du
LULI avec qui j’ai pu discuter de sujets passionnants.
Merci à Stéphane, Joël et « The Probe » pour ces nuits interminables à écouter des Français
chialer et entendre dire que l’énergie laser n’était jamais suffisante ou que les expériences ne
fonctionnaient pas à cause du laser ! Merci à Marco et à « Stone Invert-Ass » pour leur
investissement permanent au bon fonctionnement des expériences. Merci aux joueurs de poker
(Xavier, Anata & Co) avec qui j’ai passé de bonnes soirées pour me remettre des manips. Un grand
merci à deux filles super, Cécile B. et Karina avec qui j’ai pu partager bien plus qu’une colocation
ou une bière.
Un grand merci à mes amis de longue date de Chauconin, d’Orsay … à qui je n’ai pas
forcément accordé beaucoup de temps, mais à qui je tiens beaucoup. Bien entendu un très grand
merci à toute ma famille qui m’a soutenu et supporté tout au long de ces interminables études. Je
leur dois beaucoup dans l’aboutissement de mes projets d’étudiants. Pour clôturer tous ces
remerciements, un sincère merci à celle qui a supporté la naissance de ma thèse.
GOOD JOB… Merci à tous!!
tel-00600647, version 1 - 15 Jun 2011Résumé :
Les récentes et rapides avancées technologiques de la technologie laser ont permis de réaliser
des progrès importants notamment pour ce qui est des lasers de puissance et ont ouvert la voie au
régime d’interaction laser-matière relativiste. L’accès aux intensités lumineuses supérieures à
18 -21.10 W.cm a ainsi donné la possibilité à la communauté scientifique d’explorer une nouvelle
physique riche d’applications. Bien qu’historiquement le principal moteur de ces recherches ait été
la fusion par confinement inertiel, l’astrophysique de laboratoire, la génération de rayonnement
(harmoniques, bétatron, X) ou la génération de particules énergétiques (électrons, ions) motivent
de plus en plus ce domaine d’étude. En effet, les très bonnes qualités des sources lumineuses et des
sources d’ions créées par laser laissent fortement envisager qu’elles pourraient un jour remplacer
les sources conventionnelles comme les synchrotrons ou les accélérateurs qui sont des machines
très coûteuses.
Dans le cadre de cette thèse, une attention toute particulière a été portée à l’accélération
d’ions, une application qui a déjà montré son fort potentiel, notamment du fait de la qualité des
faisceaux accélérés. Malheureusement, ces applications sont encore limitées (radiographie,
chauffage isochorique) à cause de paramètres limitants comme la divergence du faisceau, le
spectre large ou l’énergie maximale atteinte par ces faisceaux. Au cours de ce travail de thèse,
l’accent a plus particulièrement été mis sur l’augmentation de l’énergie maximale des faisceaux de
19 -2protons dans le cadre des ré