Lettre d'information de la Fédération de Recherche Lasers et Plasmas (FR2707)

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1 N avril 2011 Lettre d'information de la Fédération de Recherche Lasers et Plasmas (FR2707) Succès des projets Equipex CILEX (Plateau de Saclay) et PETAL+ (Bordeaux-Le Barp) Deux demandes émanant de laboratoires fortement impliqués dans l Institut Laser et Plasmas ont été couronnées de succès lors de la publication, le 20 janvier 2011, de la liste des 52 lauréats (sur 336 projets déposés) de la première vague de l appel à projets «Equipements d excellence». Déposé par l'ensemble des partenaires de l'institut de Lumière Extrême (ILE), le projet CILEX a pour objectif principal la mise en place d'un Centre Interdisciplinaire Lumière Extrême à l'orme des Merisiers, sur le plateau de Saclay. Basé sur le laser APOLLON d'une puissance de 10 PW, déjà financé dans le cadre du CPER , ce Centre mettra à disposition de la communauté scientifique le laser le plus puissant et des équipements expérimentaux, financés par le projet, adaptés au développement de programmes scientifiques ambitieux sur des thèmes tels que la physique à très haute intensité, l'accélération d'électrons et d'ions à très haute énergie, les sources intenses et brèves de rayonnement X, et les applications de ces sources de particules et de rayonnements. Ce Centre sera accompagné par des Centrales de Proximité souples et performantes, lieux privilégiés de formation et d'études exploratoires : LOA, LASERIX, SLIC et LULI. A noter que, à compter du 1 er avril 2011, les projets APOLLON et LUIRE sont gérés par l'umr LULI, ILE assurant les missions de prospective et de stratégie qui leur sont associées. L objectif global du projet PETAL + est de créer sur Bordeaux un centre de recherche d excellence centré sur les lasers de puissance et l interaction laser-plasma, depuis la physique fondamentale jusqu aux applications à fort impact sociétal ou économique : procédés laser, industrie des lasers de puissance et fusion contrôlée pour l énergie. La combinaison du laser PETAL avec le Laser MégaJoule (voir plus loin) offrira une infrastructure de référence mondiale pour la physique des plasmas créés par les lasers de haute puissance. Contacts : CILEX : francois.amiranoff@polytechnique.fr PETAL+ : hutchinson16@yahoo.co.uk. Officialisation du couplage de PETAL au LMJ La convention de partenariat pour la réalisation de l équipement scientifique PETAL auprès du LMJ a été signée le 14 mars 2011 par l Etat, la Région Aquitaine, et le CEA. 1

2 «L objectif de PETAL est de mettre à disposition de la communauté scientifique académique française et internationale un instrument unique en Europe pour mener des programmes de recherche sur les hautes densités d énergie (HDE), notamment la fusion par confinement inertiel (FCI) pour l énergie et l astrophysique de laboratoire. (...) Du fait du rapprochement des calendriers (premières expériences LIL-PETAL [précédemment] programmées début 2013 et celles du LMJ fin 2014) et des avantages techniques qu offre le LMJ par rapport à la LIL, avec un champ d expériences potentiellement beaucoup plus vaste grâce aux performances en énergie/puissance et à la grande modularité des configurations d irradiation, les Parties ont souhaité, en accord avec le GIS ILP et la Défense, une réorientation du programme PETAL au profit de son implantation et de son couplage au LMJ.» Cette convention tripartite définit les conditions techniques et financières de cette évolution : livraison aux scientifiques début 2015, mise à disposition du LMJ pour conduire des programmes de recherche civile pour des périodes allant de 20 à 30 % du temps disponible de celui-ci (hors maintenance) dès la mise en service du LMJ, selon le nombre et la qualité des expériences proposées par la communauté. Texte complet disponible sur : Information : ambre.nelet@aquitaine.fr. Coordination nationale Lasers A la suite de la présentation en novembre 2010 de la version finale du rapport ILP de prospective sur les intallations laser de forte énergie/puissance, les tutelles de l ILP ont mis en place un groupe de Coordination nationale Lasers constitué de Michel Blanc, Jean-Paul Duraud, Bertrand Girard (Président), Francis Hardouin, Dean Lewis, Thierry Massard, Patrick Mora, Didier Normand, Pascal Roubin, Charles Simon, et Vladimir Tikhonchuk. Il s'agit de mettre en place une réflexion-coordination entre les deux sites majeurs porteurs de projets Lasers d'envergure: Saclay et Bordeaux. Le premier objectif est de faire un point d'étape sur les projets en cours, avec les agendas prévisionnels et les financements obtenus et espérés. Ensuite, il s'agit de mener une réflexion prospective et stratégique: comment la France avec ses deux sites se situe-t-elle dans la compétition mondiale? Quels sont les scénarios possibles/plausibles pour l'avenir à 5, 10 et 20 ans. La première réunion de ce groupe de travail s est tenue le 4 avril Un nouveau groupe HDE dans l ILP : le groupe PAMAL Le groupe PAMAL (Phénomènes d Accrétion Magnétique en Astrophysique de Laboratoire) cherche à améliorer la modélisation et la compréhension des phénomènes d accrétion intervenant dans un type d objets astrophysiques particuliers, appelés les variables cataclysmiques, en couplant les observations astronomiques à des études théoriques, numériques et expérimentales. Une première expérience de laboratoire, réalisée par ce groupe, a confirmé l apport essentiel des lasers de puissance à la compréhension de la physique de ces processus d astrophysique de hautes énergies et d'autres études suivront afin d atteindre des régimes de laboratoire de plus en plus représentatifs de la situation astrophysique. Contact : Emeric.Falize@obspm.fr 2

3 SOULAC : un projet sélectionné par PRACE pour la modélisation de l'accélération ionique Le consortium PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) a annoncé début avril les résultats de son deuxième appel à projet "regular access". Le projet SOULAC porté par le CEA, DIF a été retenu et se voit accorder 7.5 millions d'heures de calcul sur la machine CURIE récemment installée au TGCC (Tres Grand Centre de Calcul) de Bruyères-le-Chatel. SOULAC a pour ambition de faire progresser la compréhension de l'accélération ionique par laser ultraintenses, à l'aide de simulations particulaires 2D et 3D utilisant plusieurs milliers de coeurs de calcul, à une échelle difficilement réalisable avec nos moyens de calculs habituels. Cette étude portera une attention particulière à certains mécanismes intervenant à très haute intensité, et pourra ainsi dès maintenant fournir des indications pertinentes pour les futures expériences sur LUIRE et d'apollon. Contact : erik.lefebvre@cea.fr Première expérience au LULI dans le contexte de l allumage par choc Une des principales incertitudes dans le schéma d allumage par choc porte sur l interaction du «spike» final, d une intensité de l ordre de W/cm 2, avec le long plasma de couronne créé par les faisceaux ns de compression. La question est de savoir, premièrement, s il est possible de lancer un choc fort dans ces conditions, deuxièmement, quel est le niveau des instabilités paramétriques. Grâce à la nouvelle salle du LULI2000 avec les deux faisceaux kj colinéaires, une expérience en géométrie plane a été réalisée. Elle a bénéficié de nombreux diagnostics à hautes résolutions spatiale et temporelle permettant d étudier simultanément le choc engendré et l interaction du spike avec le plasma. La qualité des observations a permis une comparaison fine avec des simulations 2D. Contacts : sophie.baton@polytechnique.fr Publications récentes «Single-shot divergence measurements of a laser-generated relativistic electron beam», F. Perez et al., Phys. Plasmas 17, (2010) : Des cibles multicouches innovantes, conçues par le LULI, ont été testées au cours d une expérience en collaboration avec Livermore sur l installation TITAN. Elles ont permis d estimer, à partir d une imagerie X 2D, la forme du faisceau d électrons chauds ainsi que sa divergence en un seul tir laser. «Spatially autoresonant stimulated Raman scattering in inhomogeneous plasmas in the kinetic regime», T. Chapman et al., Phys. Plasmas 17, (2010) : Les derniers résultats de la campagne ''NIF'' au Lawrence Livermore National Laboratory ont à nouveau montré que les instabilités de diffusion ne sont pas encore suffisamment maitrisées. Dans ce contexte il a été démontré au CPHT que le mécanisme d' «auto-résonance» de la diffusion Raman stimulée peut se produire dans des plasmas inhomogènes lorsque le déphasage de la résonance à trois ondes 3

4 est compensé par des effets cinétiques de l'onde de plasma stimulée. La zone de résonance de la diffusion Raman est alors élargie par «accrochage de phases». «Few femtosecond, few kiloampere electron bunch produced by a laser-plasma accelerator» O. Lundh et al., Nature Physics 7, 219 (2011) : Une collaboration entre des chercheurs du LOA, du LLR et du CEA a permis d obtenir un résultat majeur sur la production d un faisceau d électrons de courant crête record de 4 ka et de brièveté extrême de 1.5 fs déduite de la mesure du spectre du rayonnement de transition du domaine visible au domaine infra-rouge. La durée de 1.5 fs est la plus courte durée jamais mesurée pour un faisceau d électrons. Ce résultat montre la pertinence de cette approche pour l étude de la réalisation de laser à électron libre compact. En effet le courant crête obtenu est comparable à celui délivré par l accélérateur linéaire SLAC de Stanford qui a permis de produire le faisceau X le plus intense du monde obtenu en faisant osciller les électrons dans des onduleurs (structure avec des champs magnétiques alternés). Ce résultat est donc tout à fait encourageant pour le développement de schéma de lasers à électrons libres plus compacts. Spectre de rayonnement de transition (cercles : données expérimentales, lignes continues : courbes théoriques pour différentes valeurs de la durée du paquet d électrons) 3rd Japan-France Workshop and School on High Density Energy Science, Les Houches, 9-14 January 2011 Le 3ème workshop France-Japon «High Density Energy Science», couplé à une Ecole d hiver dédiée au même thème, s est déroulé du 9 au 14 janvier 2011 aux Houches. Les exposés sont disponibles sur le site web, rubrique «Program». Site web : Contact : michel.koenig@polytechnique.edu Signature du Memorandum of Understanding ILPCIFS, Le Barp, 28 janvier 2011 Un Memorandum of Understanding ILP-CIFS (Centre for Inertial Fusion Science) a été signé au Barp le 28 janvier Cet accord vise à développer les relations entre les communautés francaise et britannique des plasmas laser, en fournissant notamment un cadre aux travaux communs relatifs à Petal et Hiper, à l'accès croisé aux moyens expérimentaux, à l'échange de matériels, aux visites, à l'organisation de workshops communs, etc. L'accord est 4

5 volontairement large, afin de garder la souplesse qui permettra un développement fructueux de cette collaboration. Contacts : erik.lefebvre@cea.fr Forum ILP 2011, Praz-sur-Arly, 6-11 février 2011 Le 4ème Forum de la Fédération Lasers et Plasmas s est tenu du 6 au 11 février à Praz-sur-Arly. Organisé cette année par Laurent Gremillet (CEA/DIF) et Jérôme Breil (CELIA), il a rassemblé une centaine de chercheurs, dont une vingtaine d étudiants. Le programme scientifique a été conçu à partir des propositions d un comité scientifique, orientées et pondérées par le comité d organisation qui a veillé à la diversité des sujets et des orateurs. Les thématiques abordées au cours d une trentaine d exposés de haut niveau et de deux tables rondes ont été la fusion par confinement inertiel, les instabilités paramétriques, l allumage par choc, l interaction laser-plasma relativiste et à bas flux, la matière dense et tiède, l astrophysique de laboratoire, les sources de rayonnement ultra-brèves et les grands projets de lasers européens. Deux présentations de visée plus didactique ont porté sur la dynamique moléculaire quantique et les chocs non-collisionnels. Une quarantaine d affiches ont, en outre, fait l objet de deux séances posters. Le programme complet ainsi que les exposés sont accessibles dans la rubrique «programme» du site du Forum. A noter que le Forum a reçu cette année un soutien financier spécifique du RTRA Triangle de la Physique, du CNRS, et de l Ecole polytechnique. Site du Forum : Contacts : laurent.gremillet@cea.fr, breil@celia.u-bordeaux1.fr Lancement du projet Erasmus PLAPHA, 18 mars 2011 Le 18 mars dernier s'est tenu à Chania (Crète) la réunion de lancement du projet européen PLAPHA (Plasma Physics and Applications). Ce projet, accepté en juillet 2010 dans le cadre d'un appel à projets ERASMUS, vise à proposer d'ici deux ans un programme de cours sur la physique des plasmas et l'interaction laser-plasma, avec application aux sciences et technologies de la fusion, et à déposer un projet de consortium Erasmus Mundus, permettant une mobilité étudiante et enseignante au niveau master sur les différentes institutions européennes partenaires. Ce projet actuel réunit 9 partenaires : Technological Educational Institute of Crete (Grèce ; coordonnateur : M. Tatarakis), Universidad Politecnica - Madrid (Espagne), Imperial College - London, Queen's University - Belfast (UK), Universita di Milano - Bicocca (Italie), Lunds Universitet (Suède), Czech Technical University - Prague (Rép. Tchèque), Université Bordeaux 1 et INSTN (France). Les deux institutions françaises représentent les deux sites du parcours FCI du master national Sciences de la fusion ; elles étaient représentés par V. Tikhonchuk et G. Bonnaud. Contacts : guy.bonnaud@cea.fr, tikhon@celia.u-bordeaux1.fr 5

6 Laser et protonthérapie, quels enjeux pour l'aquitaine? Bordeaux, 31 mars 2011 La Région Aquitaine a organisé le 31 mars 2011 une journée "Laser et protonthérapie, quels enjeux pour l'aquitaine?", pilotée par Jean-Claude Kieffer et Guy Kantor (Institut Bergonié). Une centaine d experts scientifiques, praticiens hospitaliers et industriels français et étrangers se sont réunis afin d'étudier les options technologiques aujourd'hui favorables au développement des applications laser en oncologie et la place de l Aquitaine dans ce développement. Ce colloque se composait d une matinée dédiée à un état de l art des installations françaises de protonthérapie opérationnelles ou futures. L après-midi était consacrée à l exploration des dernières technologies lasers pour la protonthérapie (Recherche et Industrie). Contacts : Ambre Nelet, ambre.nelet@aquitaine.fr 4th EMMI Workshop on Plasma Physics with heavy Ions and Laser Beams, Darmstadt, 2-4 May 2011 Site web : Contact : O.Rosmej@GSI.De International Conference on High Energy Density Physics (ICHED11), Lisbon, May 2011 The third International Conference on High Energy Density Physics (ICHED11) will be held in Lisbon, Portugal, at the Centro Cultural de Belem, May The meeting will cover the full range of topics at the forefront of HED research including: Material properties at high pressures; Dense matter equation of state; HED hydrodynamics, including instabilities and turbulent mix; Opacities and radiative transfer; Radiation hydrodynamics; Laser plasma interactions; Magnetized HED systems; Diagnostics for HED experiments; Devices and methods for producing HED conditions; HED science for inertial fusion; Fast ignition; Charged particle transport and stopping in HED plasmas; Laser-plasma particle acceleration; Strong field laser interactions with atoms, plasmas and solids; Ultrafast, ultraintense laser physics; Generation and characterization of XUV and X-ray sources. Site web : Contact : michel.koenig@polytechnique.edu Réunion du groupe PHARE, Palaiseau, 23 mai 2011 Au cours de cette réunion nous ferons le point sur les différentes actions menées par le consortium cette année, en particulier ses implications dans les expériences réalisées ou à venir, qu'elles soient déjà programmées ou envisagées. Contact : sophie.baton@polytechnique.fr Réunion PETAL, Bordeaux, 27 mai

7 Une réunion des responsables des groupes de travail HDE de l ILP est prévue le 27 mai 2011, avec les différents responsables du projet PETAL. Au cours de cette réunion seront posées les questions les suivantes: - Quelles expériences peut-on envisager sur PETAL couplé au LMJ? - Quels diagnostics sont nécessaires? - Quelles compétences peut-on mobiliser pour la conception et la construction de ces instruments? Contact : hutchinson16@yahoo.co.uk. Workshop «Direct Drive And Fast Ignition Workshop», Bruyères-le-Châtel, mai 2011 Une réunion de travail sur l'attaque directe et l'allumage rapide (y compris l'allumage par choc) aura lieu à Bruyères-le-Châtel les 30 et 31 mai prochain. Il s agit de la 9 ème édition d un workshop annuel (le précédent avait eu lieu à Londres en avril 2010). Contact : benoit.canaud@cea.fr Physique des plasmas de laser: de l astrophysique à l accélération de particules, Bordeaux, 4-8 juillet 2011 le Congrès général de la SFP aura lieu du 4 au 8 Juillet 2011 à Bordeaux. Un mini-colloque sur le thème "Lasers et Plasmas" se tiendra lors de ce congrès et concerne donc particulièrement notre communauté. Le mini-colloque est structuré en deux sessions: - Applications en astrophysique des lasers de puissance Session plus particulièrement à destination des communautés «Laser et Astrophysique». Organisateur : Michel Koenig. - Plasma et sources de particule et de rayonnement : Session plus particulièrement à destination des communautés «Physique de l interaction laser plasma et de ses applications». Organisateur : Victor Malka. Site du congrès SFP : Soumission des résumés (avant le 1 er mai 2011) : Contacts pour le mini-colloque : michel.koenig@polytechnique.edu, victor.malka@ensta-paristech.fr High-Energy-Density-Physics Summer School, University of California, San Diego, July, 2011 The 2011 High-Energy-Density-Physics (HEDP) Summer School, organized by the University of Rochester Fusion Science Center, will be held at the San Diego Campus of the University of California, July 10 16, The Summer School is for those undergraduate seniors, graduate students, postdocs, and researchers who wish to enter, or advance their knowledge in, this new and exciting field of HEDP and inertial confinement fusion. The proceedings of the 2007 and 2009 Summer Schools can be found at Web site : 7

8 Contacts : Mrs. Margaret Kyle (mkyl@lle.rochester.edu) or Prof. Chuang Ren (cren@lle.rochester.edu ) of the University of Rochester Laser-Plasma Interactions and Applications, Glasgow, August, 2011 The 68th Scottish Universities Summer School in Physics will be held at the University of Strathclyde, Glasgow from August The School is primarily aimed at providing postgraduate students and other early career researchers working in laser-plasma science with a thorough pedagogical grounding in high power laser plasma interaction physics, laser-plasma accelerators and inertial confinement fusion. The lectures will be given by distinguished experts in the field. After the School, the proceedings will be published as a high quality textbook and all participants will receive a complimentary copy. Site web : Contacts : sussp68@phys.strath.ac.uk IFSA 2011, Bordeaux, septembre 2011 La prochaine IFSA (International Conferrence on Inertial Fusion Sciences and Applications), dont la précédente édition a eu lieu à San Francisco en septembre 2009, aura lieu à Bordeaux, au Palais des Congrès de Bordeaux-Lac. On attend environ 500 participants à cette manifestation, dont l Institut Lasers et Plasmas constitue le partenaire pour l Europe (les deux autres partenaires sont l Institute for Laser Engineering pour le Japon et le Lawrence Livermore Laboratory pour les Etats-Unis). Voici les échéances : - 15 avril 2011: Extended deadline for Abstract Submission - 6 juin 2011 : Notification to the authors of paper acceptance - 15 juin 2011 : Deadline for LMJ tour registration - 14 juillet 2011 : Deadline for Advance Registration Payment - 1 er août : Deadline for hotel booking with special conference discounted rate Thèmes de la conférence: I. Physics of Inertial Fusion A. Conventional target physics (direct & indirect drive) B. Alternative target physics (impact, shock, fast, ignition) C. Implosion Hydrodynamics and Hydro-Instabilities D. Laser and Beam Plasma Interaction E. Radiation Hydrodynamics II. Laser, Particle Beams, Fusion Technology F. Short Pulse Laser facilities / technology G. High Energy Laser facilities / technology H. Heavy Ion Beam Drivers I. Z-Pinches and Pulsed Power J. IFE Power Plant technologies (including material studies) K. Target Fabrication L. ICF / Plasma Diagnostics III. High Energy Density Physics & Applications 8

9 M. Hot Dense Plasma Atomic Processes N. Laboratory Astrophysics O. EOS and Condensed Matter Physics (including Planetary Sciences) P. Ultra-high Intensity Laser-Matter Interaction Q. Secondary sources (particle & x-ray sources) R. Other Applications (including bio-med applications) Site web : Contacts : sylvie.jacquemot@polytechnique.fr, erik.lefebvre@cea.fr European Conference on Laboratory Astrophysics (ECLA), Paris, September 2011 Laboratory astrophysics is a vast interdisciplinary field whose aim is to complement and support astrophysical observations with laboratory-based measurements, simulations, theoretical modeling and numerical approaches. It is naturally related to all modern observational techniques, ground based telescopes and space missions, including in-situ analysis of extraterrestrial objects by interplanetary probes. It makes also use of many large instruments of physics such as synchrotron radiation, high-energy lasers and sophisticated analytical tools such as mass spectrometry. It therefore fosters the collaboration between astronomers, astrophysicists, geochemists, physicists of various disciplines as well as chemists. The objective of this conference is to gather scientists involved in this field to discuss recent challenges and advances in the understanding of the astrophysical matter and processes in very different environments and to share their expertise in the field of laboratory astrophysics. The subjects covered are planetary science, including exoplanets, stellar environments and the interstellar medium, stellar physics, including solar physics and plasmas, compact objects and high-energy processes. Site web : Contacts : chantal.stehle@obspm.fr Forum 2012 de la Fédération Lasers et Plasmas Le prochain Forum aura en principe lieu vers la mi-2012 (avant ou après les vacances d été) en région Poitou-Charente, peut-être sur l île d Oléron (où le CNRS dispose d un centre d(hébergement) ou sur l île de Ré. Les organisateurs seront Michel Boustie (ENSMA/LCD) et Tommaso Vinci (LULI). Contacts : boustie@lcd.ensma.fr, tommaso.vinci@polytechnique.edu Budget de la Fédération Lasers et Plasmas Un bilan financier des 3 dernières années a été effectué. Il en ressort que les années 2008 et 2009 ont été finalement excédentaires, tandis que l année 2010 a été équilibrée en recettes et dépenses. La Fédération est donc toujours en mesure de soutenir des actions permettant d'animer et de coordonner les recherches en lasers et plasmas : Ateliers, réunions scientifiques, soutien à conférences, stages d'étudiants, visites, etc. Merci de nous adresser vos propositions. Contact : patrick.mora@cpht.polytechnique.fr 9