Accélération de particule par laser avec un code Particle-in-cell.

Par : Boubacar TANDA BONKANO

Encadrant : Emmanuel D'HUMIERES

CELIA (UMR5107)

Université de Bordeaux

Abstract

L'interaction d'un laser à haute intensité avec une cible solide fine permet de produire des faisceaux d'ions collimatés et énergétiques sur des longueurs très petites. Ces faisceaux sont très prometteurs pour plusieurs applications, en médecine, pour la fusion par confinement inertiel et pour l'astrophysique de laboratoire. Les simulations numériques faites pendant ce stage entrent dans le cadre de l'analyse des résultats d'une expérience menée à Livermore aux Etats-Unis sur le laser Titan. Notre étude porte sur l'accélération d'ions dans un jet de gaz soumis à un laser court (700 fs) et à haute intensité (6x1019 W/cm2). Nous nous intéressons dans ces simulations à la dynamique des ions. Cependant, les électrons ont un rôle intermédiaire important pour la compréhension des phénomènes rencontrés. Il ressort à la suite de nos travaux un spectre en énergie piqué pour les ions, différent du spectre produit normalement par le mécanisme dominant lors de l'utilisation de cibles solides (le mécanisme TNSA : Target Normal Sheath Acceleration). Nous avons étudié l'influence de l'intensité du laser et de la densité de la cible sur l'énergie maximale des ions et sur la présence de ce pic en énergie. Un autre fait important est celui de l'obtention de protons très énergétiques pour une gamme de densité réduite. L'analyse détaillée des résultats de simulation nous a permis d'expliquer l'origine physique des comportements observés dans l'expérience.