Thèse Modélisation du Chauffage et des Propriétés Radiatives d'Une Cible Solide Irradiée par un Laser Ultra-Intense H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Ondes et Matière Laboratoire de recherche : CEA/LMCE - Laboratoire Matière sous conditions extrêmes - DAM Direction de la thèse : Christophe BLANCARD ORCID 000000034710175X Début de la thèse : 2026-11-02 Date limite de candidature : 2026-11-02T23:59:59 Les lasers ultra-intenses (UHI) peuvent délivrer des puissances de l'ordre du pétawatt (1015 W) sur des durées ultra-courtes (femtosecondes à picosecondes). L'interaction d'un tel laser avec une cible solide permet d'étudier la matière en condition extrême, soit à des densités proches de celle du solide et des températures proches de 107 K. Ces plasmas denses et chauds ont des propriétés radiatives (émission/absorption de rayonnement X) qui renseignent sur leur état (température, etc.) et qui peuvent être mesurées expérimentalement. Cependant, les mécanismes physiques gouvernant le chauffage et les propriétés radiatives ne sont pas encore pleinement compris.
La thèse vise à simuler l'interaction laser-cible à l'aide du code CALDER, un code de type Particle-In-Cell (PIC) développé au CEA. Le doctorant devra étudier la physique du chauffage isochore avec ce code et cherchera à comprendre les effets physiques prépondérants dans ces plasmas. Il modélisera des expériences récentes servant à étudier ces plasmas, réalisées sur des installations laser académiques. Des simulations prospectives aideront à préparer de futures expériences, comme celles envisagées sur le laser PETAL du CEA. Des codes de physique atomique pourront être utilisés pour affiner les spectres de rayonnement X simulés. Le travail inclut également l'adaptation de CALDER pour mieux modéliser cette physique. Les résultats contribueront à une meilleure compréhension de l'interaction laser-plasma à ultra-haute intensité et des propriétés radiatives des cibles solides irradiées. L'essor des lasers d'ultra-haute intensité (UHI), capables de délivrer des puissances de l'ordre du pétawatt (1015 W) sur des durées ultra-courtes (de la femtoseconde à la picoseconde), a ouvert de nouvelles perspectives pour l'étude de la matière dense et chaude, caractérisée par des densités proches de celle du solide et des températures proches de 107 K. Comprendre les propriétés de cet état de la matière reste un défi scientifique majeur, et l'utilisation de lasers UHI est actuellement l'un des seuls moyens pour l'étudier en laboratoire. Lors de l'interaction, l'énergie du laser est déposée sur une durée ultra-brève, entraînant un chauffage extrêmement rapide, sans que la cible n'ait le temps de se détendre. Suite à ce chauffage isochore, la matière peut se trouver dans des états de plasma dense et chaud. Les propriétés radiatives des cibles, c'est-à-dire l'émission ou l'absorption de rayonnement X, peuvent être mesurées expérimentalement et sont un moyen de sonder cet état de la matière. Cependant, la compréhension fine des mécanismes physiques gouvernant le chauffage et les propriétés radiatives des cibles solides irradiées par de tels lasers reste une question scientifique ouverte, à la frontière entre la physique de l'interaction laser-plasma UHI et la physique atomique qui gouverne l'émission X. Le but de cette thèse sera de simuler l'interaction laser-cible avec le code CALDER, un code de type Particle-In-Cell (PIC), et d'en améliorer la compréhension. Ce code permet de simuler l'interaction d'un laser UHI avec un plasma et intègre certains modules de physique utiles à la description des plasmas denses et chauds, tels que l'ionisation, l'émission de rayonnement X ou sa réabsorption par le plasma. CALDER est développé dans le laboratoire d'accueil de la thèse et est utilisé sur les supercalculateurs du CEA, auxquels le candidat aura accès. Le doctorant aura pour but tester les capacités et limites du code CALDER à simuler ces plasmas, puis de modéliser des expériences récentes ou envisagées, destinées à mettre en condition et étudier ces plasmas denses et chauds. Des codes de physique atomique pourront aussi être utilisés pour affiner les spectres de rayonnement X simulés par CALDER, en considérant des densités et températures données par CALDER. À partir de ces simulations, le candidat cherchera à comprendre les effets physiques prépondérants qui entrent en jeu dans ces sources et à proposer des modèles physiques simplifiés pour les décrire. simulation PIC sur des supercalculateurs, utilisation de codes de physique atomique

Ecole d'ingénieur et/ou master 2, avec spécialisation en physique des plasmas

• Chimie