Faisceaux de protons à faible divergence provenant d’un accélérateur laser-plasma à une fréquence de répétition de kHz
En collaboration avec Alessandro Flacco et Igor Andriyash du groupe APPLI, ainsi qu’avec des collègues de l’Institut Weizmann des sciences, le groupe PCO a étendu ses expériences sur les miroirs à plasma à l’accélération de protons.
Ils ont pu démontrer des faisceaux de protons avec une charge par bunch allant jusqu’à 100 pC, des énergies jusqu’à 0,48 MeV et une divergence sans précédent de 3°. Cela constitue une amélioration considérable par rapport à une lacune cruciale des faisceaux d’ions typiques accélérés par laser, qui présentent des divergences plus importantes allant de 10° à 30°. En outre, cette expérience a fonctionné à une cadence de kHz, par rapport aux techniques concurrentes, pilotées par des lasers beaucoup plus grands qui fonctionnent à une fréquence de répétition ≤ 10 Hz.
Les simulations numériques approfondies sont en bon accord avec les observations et permettent aux scientifiques d’analyser théoriquement le mécanisme d’accélération, qu’ils appellent désormais l’explosion coulombienne assistée par la pression de radiation (RPACE). Les protons de surface explosent par effet de Coulomb après que la pression de rayonnement du laser ait évacué les électrons du préplasma dans la cible dense.
Jusqu’à présent, les énergies expérimentales des protons sont encore modestes, et les premières applications nécessiteraient quelques MeV. La théorie prévoit toutefois que RPACE peut être mis à l’échelle de manière réaliste pour produire de tels faisceaux de protons de quelques MeV.
