Génération de radiations utilisant la collision de lasers de très haute intensité : des nouvelles sources gamma pour l'électrodynamique quantique de champ fort à la génération d'ondes gravitationnelles dans le laboratoire

par Paul Azar (Lageyre)

Projet de thèse en Astrophysique, Plasmas, nucléaire

Sous la direction de Xavier Ribeyre et de Emmanuel d' Humières.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde) , en partenariat avec Centre Lasers Intenses et Applications (Bordeaux) (laboratoire) et de Interaction, Fusion par Confinement Inertiel, Astrophysique (equipe de recherche) depuis le 11-10-2018 .


  • Résumé

    La première partie de la thèse s'inspire d'une nouvelle idée d'observation du processus de Breit-Wheeler (gamma + gamma donne e+ + e-). Nous avons publié un article décrivant une expérience possible: deux impulsions laser courtes focalisées sur la cible génèrent des faisceaux de photons gamma qui entrent en collision pour produire des paires. Ce projet vise à réaliser cette expérience. Pour cela, nous devons mieux comprendre les processus physiques impliqués pour générer des paires électron-positon dans les collisions de faisceaux gamma. En particulier, nous envisageons d'étudier la possibilité de stimuler l'émission de paires BW par un autre faisceau laser. La deuxième partie de la thèse est consacrée à l'étude de la génération et de la détection des ondes gravitationnelles en laboratoire. Une possibilité qui n'a pas encore été explorée avec les lasers à haute intensité est la génération d'ondes gravitationnelles avec uniquement des champs électromagnétiques. C'est l'effet Gertseinstein. Une généralisation de cet effet lors du recouvrement de deux impulsions laser doit permettre une génération plus efficace des ondes gravitationnelles. Le but du doctorant sera de fournir des estimations analytiques et numériques du niveau de signal des ondes gravitationnelles réalisables dans ce régime. Les deux parties de thèse sont connectées car les phénomènes physiques courants sont la collision de photons photons.

  • Titre traduit

    Radiation generation using collisions of ultra high intensity lasers: from novel gamma sources for high field quantum electrodynamics to the generation of gravitational waves in the laboratory


  • Résumé

    The first part of the thesis is inspired by a new idea to observe the Breit-Wheeler process (gamma + gamma gives e+ + e-). We published a paper describing another possible experiment: two short laser pulses focused on target generate gamma range photon beams which collide to produce pairs. This project aims to realize this experiment. For this we need to give a more detailed understanding of the physical processes involved to generate electron-positron pairs in gamma beams collisions. In particular, we plan to study the possibility to stimulate the BW pairs emission by another laser beam. The second part of the thesis is dedicated to the study of gravitational wave generation and detection in laboratory. A possibility that is not yet explored with high intensity lasers is the generation of gravitational waves with only electromagnetic fields. This is the Gertseinstein effect. A generalization of this effect, during the overlap of two laser pulses must allow a more efficient generation of gravitational waves. The goal of the PhD student will be to provide analytical and numerical estimates of the gravitational waves signal level achievable in this regime. The two thesis parts are connected because the common physical phenomena is the photon photon collision.