Physique nucléaire

Les faisceaux d’ions produits par laser très intenses permettent d’observer et d’étudier expérimentalement les modifications des propriétés des états nucléaires, et leur population, dans les plasmas denses et chauds. Ces études sont en plein développement avec la construction et la mise en service des installations lasers de très haute énergie et/ou très haute intensité, comme le NIF, le LMJ, Apollon ou les installations ELI.

Les lasers permettent de créer les plasmas de densité et de température, qui sont impossibles à créer auprès des accélérateurs classiques de physique nucléaire. Les conditions thermodynamiques de température et de densité extrêmes qui y règnent sont susceptibles d’affecter le couplage entre le noyau et son cortège électronique. Les taux de réactions d’excitation ainsi que les propriétés nucléaires, telle que la durée de vie des états excités, peuvent alors y être modifiés ;
Les lasers à impulsions courtes (jusqu’à la centaine de picosecondes) permettent de produire des impulsions de particules accélérées (ions, mais aussi des neutrons produits de manière secondaire) de haut flux et de courte durée. Ces nouvelles sources compactes présentent un intérêt à la fois pour la physique fondamentale et pour des applications ;
Ces faisceaux d’ions et de neutrons produits par l’installation Apollon, couplés au fait de pouvoir les injecter dans un plasma créé par laser, vont en effet ouvrir un champ large d’applications : radiographie flash d’objets ou de champs en évolution rapide, détection de composition par spectroscopie, mesure de température dans les plasmas denses, mesure de l’influence d’un milieu plasma sur des réactions nucléaires, ou encore l’évaluation de réactions nucléaires de très faibles sections efficaces (d’une importance cruciale pour l’astrophysique nucléaire et le cycle d’évolution stellaire).

Des études de physique nucléaire (comme la production de neutrons avec un flux instantané record dans le cadre du projet ERC GENESIS), ou l’étude des mécanismes d’excitation nucléaire dans les plasmas comme les processus  « indirects », qui reposent sur un couplage entre le noyau et son cortège électronique  (http://www.cenbg.in2p3.fr/Excitations-nucleaires-dans-des,1011#neet).