Dénonciation d'un crime contre l'humanité

samedi 11 juin 2011

Laser ultrabrefs intenses


Le principe du laser femtoseconde intense est basé sur la technique de l'amplification à dérive de fréquence. Des systèmes dispersifs spectraux, tels que les réseaux, sont utilisés pour étirer temporellement une impulsion laser pour qu'elle puisse être amplifiée sans que la densité d'énergie du laser ainsi atteinte n'endommage les éléments optiques présents dans la chaine laser. Elle est ensuite recomprimée temporellement à l'aide d'un système conjugué avant d'être focalisée sur une cible.


Physique des plasmas

L’interaction entre un laser femtoseconde intense avec la matière produit un plasma de haute température (plusieurs dizaines de milliers de °C), composé d’ions fortement ionisés et d’électrons libres via lesquels le laser transfère son énergie à la matière. Les gaz d’électrons et d’ions oscillent l’un par rapport à l’autre à leur fréquence propre sous l’influence des forces électrostatiques présentes dans le milieu. Les études typiques de physique de l’interaction portent sur les processus d’absorption de l’énergie laser, sur les propriétés du plasma (physique atomique des plasmas chauds, dynamiques du plasma), et sur l’analyse des rayonnements et des particules émis par le plasma.
Les processus physiques qui régissent l’interaction diffèrent notablement en fonction de la densité de la cible (un gaz ou un solide), de la durée de l’impulsion laser et de son intensité. Le seuil de formation d’un plasma est de l’ordre de 1011 W/cm2 à la surface d’une cible solide, et de quelques 1013 W/cm2 dans un gaz. Au delà de 1018 W/cm2, la physique de l’interaction devient relativiste car les électrons, plus léger que les ions, oscillent dans le champs laser et acquièrent une vitesse proche de c, la vitesse de la lumière. Au delà de 1024 W/cm2, les protons interagissent à leur tour directement avec le champ électromagnétique oscillant et deviennent relativiste. Ce régime n’est cependant pas encore atteint actuellement car les intensités laser maximales disponibles sur cible sont de l’ordre de quelques 1020 W/cm2. A des intensités encore bien supérieures, de l’ordre de 1034 W/cm2, l’étude de la nature du vide devient accessible avec l’accès à l’électrodynamique quantique (création de paires électron-trou, etc…).

Le principe d'une expérience d'interaction laser intense-matière est le suivant. Un faisceau laser de 1012 watts à 1015watts est focalisé sur une cible solide ou gazeuse sur des taches focales de quelques micromètres. Un plasma de haute température est obtenu dans la zone d'interaction. Le faisceau laser principal peut être divisé en plusieurs faisceaux pour sonder le plasma ou servir pour des expériences d'applications.


Particules énergétiques

Une véritable révolution s’est opérée il y a quelques années grâce à la physique des plasmas produite par l’interaction d’un laser femtoseconde intense avec un solide ou un gaz. Les intensités crêtes obtenues sur cible (supérieures à 1018 W/cm2) ont permis de générer des faisceaux de particules énergétiques accélérés dans un plasma. Les plasmas étant des milieux ionisés, les problèmes de claquage limitant le champ des cavités RF ne se posent plus et des champs électriques très intenses peuvent s'y propager. On est ainsi capable de produire des champs électriques de l'ordre de quelques centaines de gigavolts par mètre, soit plus de 10 000 fois plus élevés que les champs utilisés dans les accélérateurs conventionnels. On espère ainsi, en utilisant des plasmas, réduire la longueur d'accélération de plusieurs ordres de grandeur.

Les ondes plasmas produites dans le sillage d'une impulsion laser femtoseconde intense peuvent être simulées par des codes numériques. Le laser (en orange) perturbe la distribution des électrons libres du plasma au cours de sa propagation dans le gaz. Cela génère des cavités ioniques vierge d'électron dans sont sillage. Suite aux forces électrostatiques générées par la séparation de charge permet d'accélérer les électrons piégés dans cette cavité.

( source : LOA )




Propagation d'un plasma dans le milieu ambiant de l'appartement , capture avec un caméscope en position zoom


  

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