Des faisceaux d’électrons accélérés dans vide moins divergents grâce à un laser radialement polarisé

Les laser intenses portent les champs électriques les plus élevés que l’on puisse obtenir en laboratoire (supérieurs à 10 TV/m).  De tels champs permettraient en principe d’accélérer des électrons à des vitesses relativistes sur quelques micromètres. C’est l’idée derrière « l’accélération laser dans le vide » : des particules chargées sont accélérées directement par le champ laser dans le vide, sans besoin de structure matérielle comme une cavité ou un plasma. Cette méthode souffre cependant du fait que le champ électrique est essentiellement transverse et oscillant. L’aspect transverse fait que les particules, en pratique des électrons, sont émis hors axe et que les faisceaux de particules possèdent alors une grande divergence [1]. Notre équipe a ainsi proposé d’utiliser des faisceaux laser polarisés radialement plutôt que linéairement. En effet un faisceau polarisé radialement comporte une forte composante longitudinale du champ qui peut être utilisée directement pour accélérer des électrons sur l’axe et dans un cône faiblement divergent. Nous avons validé ce concept expérimentalement sur le laser UHI100 du CEA Saclay, en collaboration avec l’équipe de Fabien Quéré au LIDYL. Nous avons ainsi été capables d’accélérer des électrons à des vitesses relativistes (quelques MeV) et nous avons observé une réduction significative de la divergence des faisceaux d’électrons émis [1].