IP-Paris Best Thesis Award en physique pour Aimé Matheron
Nous adressons nos plus vives félicitations à Aimé Matheron, ancien doctorant au groupe UPX, qui s’est vu décerner le Prix de la meilleure thèse en physique de l’IP-Paris pour sa thèse intitulée « Extreme plasma interactions for strong-field QED ». (Retrouvez sa soutenance de thèse ici).
Ses travaux ont porté sur l’accès au régime de champ fort de l’électrodynamique quantique (QED), où, à proximité du champ de Schwinger (un champ électrique de l’ordre de ~10¹⁸ V/m), le vide quantique devient instable. Sa thèse a proposé deux schémas expérimentaux pour approcher ce champ dans le référentiel des électrons ultra-relativistes en collision avec des champs électromagnétiques ultra-intenses :
Lors d’expériences menées au SLAC National Accelerator Laboratory, il a identifié un nouveau mécanisme de focalisation pour les faisceaux d’électrons se propageant à travers de fines feuilles d’aluminium. À chaque interface, la réflexion des champs électromagnétiques propres du faisceau induit une force de focalisation, conduisant à des densités de faisceau exceptionnelles, inaccessibles avec des aimants conventionnels. De tels faisceaux ultra-denses peuvent ainsi atteindre le régime de QED de champ fort par leurs propres champs.
Au sein de l’installation laser pétawatt APOLLON en France, il a démontré un schéma à laser unique : le laser accélère d’abord les électrons par accélération laser-plasma, puis, après réflexion sur une feuille, entre en collision avec eux, atteignant jusqu’à 15 % du champ de Schwinger dans le référentiel des électrons. Des simulations montrent qu’une simple amélioration, l’ajout d’un second jet de gaz permettant au laser de s’auto-focaliser juste avant la collision, pourrait permettre de dépasser le seuil de Schwinger.
La QED en champ fort, longtemps considérée comme purement théorique, devient ainsi expérimentalement accessible grâce aux systèmes laser de classe pétawatt et à leurs interactions avec les plasmas. Ces travaux s’imposent comme l’une des applications fondamentales majeures des méthodes d’accélération laser-plasma développées au LOA.