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Science avec Petal

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> La Recherche scientifique avec PETAL

Dernière modification le mardi 8 septembre 2015
Le grand instrument qui reposera sur la conjonction des deux lasers, l’un à très haute énergie et l’autre à très haute puissance, ouvre la voie à l’exploration de thèmes très divers et très riches.

La « Physique de l’extrême »

Atome et électrons PETAL pourra être utilisé seul ou couplé avec les chaînes du LMJ, dans une configuration d’attaque directe, pour obtenir des états de la matière en conditions extrêmes, permettant notamment de recréer en laboratoire les conditions physiques exceptionnelles qui existent au cœur des planètes ou des étoiles. Ces conditions extrêmes de la matière, connues sous le vocable Warm Dense Matter ou, à densité et température encore plus élevées, High Energy Density States peuvent être obtenues soit par compression en utilisant des ondes de choc produites par laser (LMJ), soit par « chauffage isochore » c’est-à-dire par un dépôt rapide de l’énergie (en utilisant le laser PETAL). Dans le premier cas, PETAL va être essentiel comme source de radiographie pour sonder les états de la matière ainsi créés.





La Fusion par Confinement Inertiel (FCI)

Lignes à haute tension La fusion thermonucléaire constitue la possibilité de produire de l’énergie sans émettre de gaz à effet de serre, ni de déchets à longue durée de vie. A la différence du programme ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) qui maîtrisera le plasma de fusion pendant une longue durée, la fusion par laser fonctionne en cadence, comme un injecteur de moteur automobile. PETAL constituera l’outil indispensable pour explorer une voie complètement nouvelle pour l’ignition des cibles (on parle aussi d’allumage rapide), reposant sur des mécanismes physiques très originaux dits ultra-relativistes. PETAL sera également très utile dans le cadre de la fusion par attaque directe, en permettant de créer des sources de protons ou de rayons X intenses et brèves qui pourront être utilisées pour effectuer des radiographies des cibles comprimées par LMJ pendant la phase d’implosion. Ceci est essentiel pour l’étude de l’approche dite d’ « allumage par choc » et pour la réalisation du « polar direct drive ».




La connaissance de l’Univers

Supernova LMJ-PETAL permettra des études d’astrophysique en laboratoire. Il s’agira de recréer en laboratoire des situations physiques typiques des galaxies, des nuages interstellaires, des étoiles. Plusieurs phénomènes intéressants pourront être étudiés : les instabilités hydrodynamiques lors des explosions des supernovæ, la génération de champs magnétiques hors du commun, les phénomènes de synthèses des éléments plus lourds que le Fer, la génération des jets astrophysiques, l’étude des « opacités » de la matière (coefficients d’émission et absorption du rayonnement par la matière) qui sont fondamentales pour l’étude de l’équilibre des étoiles. Ceci permettra d’accroître les connaissances sur l’Univers.





La physique nucléaire et médicale
Pic de Bragg PETAL permettra de développer des études propres à la physique nucléaire ou à la physique des particules. Ce laser représente l’opportunité d’obtenir des protons très énergétiques, nécessaires pour la physique de base, pour sonder les plasmas, mais aussi pour la recherche médicale, et en particulier la protonthérapie. PETAL permettra de mettre en œuvre des techniques d’accélération par onde de sillage pour produire des faisceaux d’électrons ou d’ions à des énergies jamais atteintes. Des plasmas d’électrons et positrons et des sources de rayonnement X innovantes pourront être générés. Enfin, les réactions nucléaires dans les plasmas (quand les noyaux ne sont pas entourés par leurs électrons), les phénomènes de nucléosynthèses, les problématiques d’activation des atomes par des flux de radiation élevés (électrons, protons, neutrons, rayons gamma) pourront être étudiés.

Dossier scientifique de l’installation PETAL-LMJ établi par la Fédération de recherche lasers et plasmas.
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