Accélération d’ions

Des faisceaux d’électrons, de photons et de protons (voire d’ions lourds) de plusieurs dizaines de MeV sont produits lors de l’interaction d’un laser de ultra haute intensité (UHI) avec une cible. La production de ces faisceaux nécessite des lasers impulsionnels atteignant des intensités sur cible de l’ordre de, ou supérieure à, 1018 W.cm-2. Les caractéristiques des sources de particules accélérées par laser sont spécifiques de l’interaction laser matière à haut flux : extrême brièveté (quelques centaines de ps), grand nombre de particules (quelques 1012 particules par tir), quasi-ponctualité, et grande gamme d’énergie pour les particules produites.

L’accélération laser-plasma d’ions bénéficie grandement de la mise en service de l’installation Apollon et de son système multi-PW à fort contraste. De par la très haute intensité délivrée sur cible, il devrait être possible avec le laser de l’IR Apollon d’accélérer des protons à des énergies jusqu’alors inégalées (plusieurs centaines de MeV), d’explorer des mécanismes d’accélération exotiques (explosion coulombienne directionnelle de cibles nanométriques, accélération par pression de radiation, etc.) et des régimes dans lesquels électrons et ions sont relativistes.

Les faisceaux d’ions produits devraient alors avoir de nombreuses applications originales et à fort impact sociétal comme le sondage (la radiographie par ions et/ou neutrons) flash et hautement résolue d’objets denses, la détection de la composition de la structure de matériaux, ou encore de champs électromagnétiques forts. Mais aussi, en astrophysique de laboratoire en régime relativiste, ou en physique nucléaire.