Innovative laser-based dielectric accelerator based on ultra-short electron bunches
Organisme : CNRS
Laboratoire : IJClab
Adresse du lieu de stage : Bât. 209A, 15 rue Georges Clémenceau, 91405 Orsay cedex
Responsable de stage : Christelle Bruni
e-mail : christelle.bruni@ijclab.in2p3.fr
Conditions de stage (rémunération, voyage, logement, cantine…) : remuneration de stage standard, participation aux trajets en transport en commun
Les accélérateurs de particules font l’objet d’un changement de perspective vers des machines plus compactes et plus fiables, conformément aux besoins de la physique fondamentale des particules pour les futurs collisionneurs. Alors que la technologie éprouvée des pilotes à micro-ondes (dite RF) des dernières décennies a atteint des niveaux très élevés de performance et de fiabilité, des techniques d’accélération innovantes telles que l’accélération par laser-plasma (LPA) et l’accélération par laser diélectrique (DLA) apparaissent comme des alternatives concrètes pour la prochaine génération d’accélérateurs. Ces approches promettent de réduire considérablement la taille des futures structures d’accélération jusqu’à l’échelle du centimètre. Une plus grande compacité pourrait faire progresser considérablement leur utilisation dans les sciences fondamentales et appliquées, ainsi qu’en biologie, en médecine, notamment en radiothérapie, ou dans l’industrie, tout en réduisant le coût de l’infrastructure, pour ne citer que quelques-uns des domaines les plus importants ayant fait l’objet de progrès récents remarquables. Plusieurs stratégies sont étudiées pour augmenter le gain d’énergie par mètre et réduire la taille des accélérateurs, comme l’accélération avec des lasers de haute puissance, soit dans un milieu gazeux comme les systèmes d’accélération laser-plasma (LPA), soit dans un milieu solide comme l’accélération diélectrique (DLA). L’accélération diélectrique térahertz est un domaine émergent et très prometteur de la physique des accélérateurs. Les ondes électromagnétiques à fréquence térahertz sont couplées dans des microstructures pour accélérer les particules chargées. Cependant, la recherche dans ce domaine n’en est qu’à ses débuts (première démonstration expérimentale en 2014), et d’importants défis techniques restent à relever. Le stage de master 2 est proposé dans le cadre du projet européen TWAC visant à créer une percée dans la technologie des accélérateurs (https://twac.ijclab.in2p3.fr/en/twac/).
Le projet de stage vise à contribuer à l’élaboration de stratégies d’optimisation utiles pour améliorer l’efficacité et les performances des accélérateurs de particules de la prochaine génération. L’étudiant en master 2 se concentrera sur la compréhension de l’interaction des faisceaux de particules chargées avec les champs d’accélération. Pour cela, il/elle développera des analyses théoriques, des simulations computationnelles et des expériences à la fois en optique, laser et faisceaux de particules chargées pour étudier les propriétés des faisceaux dans différentes conditions. Les paramètres clés qui influencent les propriétés du faisceau seront mis en évidence et des modifications ou des ajustements pour améliorer les performances seront proposés. Pour finir, il/elle collaborera avec les installations de recherche et les institutions du consortium TWAC pour comparer les résultats des simulations avec les données expérimentales, en validant les conclusions et les recommandations des modèles de calcul.
Le stage de master 2 a le potentiel d’être poursuivi dans le cadre d’un programme de doctorat. La conclusion sera conditionnée par le processus de subvention de l’ED Pheniics. D’autres financements possibles dans le cadre du MSCA sont en cours d’évaluation et ne sont pas garantis.
Possibilité de thèse Oui
Contrat-financement probable : à discuter