Nouveaux horizons en physique ouverts par le laser Mégajoule

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1 Nouveaux horizons en physique ouverts par le laser Mégajoule D. Batani - CEIA, niversité Bordeaux Responsable du projet PETA+ Jeudi 24 novembre 2016 à YON 1 D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

2 Plan of the talk Qu est-ce que c est MJ? Qu est-ce que c est PETA? Nouveaux horizons en physique 2 D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

3 e laser «Mégajoule» MJ CEA CESTA, e Barp, 30 km de Bordeaux NIF Californie S 176 faisceaux lasers pour produire une énergie totale (3ω) de 1.5 MJ 3 D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

4 e laser Mégajoule: longueur totale du bâtiment 300 mètres, largeur 150 mètres, hall d'expérience diamètre 60 mètres, hauteur 40 mètres. 4 D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

5 e laser Mégajoule: longueur totale du bâtiment 300 mètres, largeur 150 mètres, hall d'expérience diamètre 60 mètres, hauteur 40 mètres. 5 Arc de triomphe de l'étoile Hauteur : 50 m D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

6 e laser Mégajoule: longueur totale du bâtiment 300 mètres, largeur 150 mètres, hall d'expérience diamètre 60 mètres, hauteur 40 mètres. 6 tour Eiffel: 324 mètres de D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016 hauteur

7 176 faisceaux lasers convergents sur une cible pour déposer environ 2 MJ d énergie Chambre d interaction: 10 m en diamètre 7 D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

8 e laser «Mégajoule» Créer des conditions extrêmes de la matière Contribuer à la dissuasion nucléaire française Étudier la fusion nucléaire par confinement laser Aborder des nouveaux domaines de physique HDE «hautes densités d énergie» (> 0.1 MJ/cm 3 ) 8 D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

9 MJ/PETA: Configuration 2016 PETA Energy 3.5 kj, Wavelength: 1053 nm, Duration: 0,5 ps to 10 ps, Intensity: > W/cm 2 (in a first phase energy delivered to TCC is 1 kj) Quad MJ Energy 30 kj (15 kj normally), Wavelength: 351 nm, Duration: a few ns, Intensity on target: > a few W/cm 2 PETA (equatorial plane) 2 second Quads MJ (laser chain 29) 9 2 first Quads MJ (laser chain 28) D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

10 MJ/PETA: Configuration 2019 pper quad ower quad θ = Operative quads in ϕ PETA Quad MJ Total Energy normally Available 200 kj, Possibility of different irradiation geometries D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016!

11 HDE asers in the world (Energy 1 kj) facilities in the world 1/3 in Europe 2 megajoule facilities: NIF and MJ D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

12 PETA, un laser pour la recherche académique PETA est un laser: Avec énergie élevée(3,5 kj) Impulsion courte (~1 ps) multi-petawatt (1-7 PW) Couplé à MJ Dessiné et réalisé par le CEA Financé par la Région Aquitaine MJ aser Hall Focalisation Faisc MJ x eau A T E up a e c Fais 12 D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

13 High-intensity lasers (high energy short pulse) aser-plasma interaction in the relativistic regime 13 D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

14 HI asers in the world (Power > 100 TW) facilities HI >100 TW 2/3 in Europe 10 projects > 1 PW 6 in Europe D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

15 asers for High Energy Density (HED) and ltra-high Intensity (HI) Specificity Technologies Physics Objectives HED High energy lasers (> 100 J) A few shots per day Nd:Glass (with a few exceptions, e.g. PAS) flash pumped Bring matter in extreme pressure and temperature conditions HI Short pulses (< 1 ps) High repetition rate Ti: Sapphire aser pumped Excite matter to a fast transient state Applications Inertial Confinement Fusion Geophysics aboratory Astrophysics Atomic and nuclear Physique Warm Dense Matter Stewardship of nuclear stockpile Analysis of ultra fast phenomena Particle acceleration Generation of X-rays Applications in Medicine Atomic and nuclear Physique Probe beams Several «hybrid» installations coupling of high energies and short pulses 15 D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016

16 1Gbar 1 Mbar High Energy Density Data from R.P. Drake, High Energy Density Physics, ed. Springer. D.Batani, Horizons en physique par MJ,

17 Gamma ray burst NIF ignition Supernova precursors 1Gbar 1 Mbar Omega fast ignition implosion Sun Jupiter Data from R.P. Drake, High Energy Density Physics, ed. Springer D.Batani, Horizons en physique par MJ, 2016