Post-doctorat sur l'étude numérique du flying focus pour l’accélération laser-plasma.

Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Missions :
Les accélérateurs laser-plasma (ALP) constituent une alternative compacte aux accélérateurs conventionnels et peuvent générer des faisceaux d'électrons ultra-relativistes sur des distances centimétriques grâce à des champs accélérateurs extrêmes (supérieurs à 100 GV/m). Une limitation majeure de l'énergie atteignable provient du déphasage entre les électrons accélérés et le sillage plasma : les électrons finissent par dépasser la phase accélératrice, ce qui limite la longueur d'accélération effective et l'énergie finale. Nous explorons un concept sans déphasage basé sur des impulsions laser supraluminiques, où le point focal peut se propager dans le plasma à une vitesse contrôlée arbitrairement, y compris plus rapide que la vitesse de la lumière dans le vide. Ceci est obtenu en combinant une axiparabole, qui focalise chaque portion annulaire du champ proche à une position longitudinale différente, avec un retard radial contrôlé introduit via des couplages spatio-temporels (STC). Le flying focus repose par ailleurs sur une correspondance entre la position radiale sur l'optique et la position longitudinale le long de la ligne focale, de sorte que chaque position de la ligne peut en principe être contrôlé indépendamment, ouvrant ainsi la voie à un contrôle non seulement de la vitesse de groupe, mais de l'ensemble des paramètres de l'impulsion au cours de sa propagation.

La personne retenue dirigera l'étude numérique des impulsions laser en flying focus pour l'accélération laser-plasma, en étroite collaboration avec les programmes expérimentaux menés sur les lasers de classe multi-100 TW et petawatt. Le travail portera sur la simulation de la propagation des impulsions en flying focus et de leur interaction avec le plasma pendant l'accélération, à l'aide de simulations Particle-in-Cell (PIC), avec une attention particulière portée au régime ultracourt, sub-10 fs. Un autre axe de recherche clé consistera à explorer différentes configurations spatio-temporelles afin d'ajuster les paramètres de la ligne focale tels que position, durée ou intensité, dans le but d'améliorer l'injection des électrons, leur accélération, ou la génération de rayons X.
Activités :
- Développement et réalisation de simulations numériques de la propagation des impulsions flying focus et de leur interaction avec le plasma (codes Particle-in-Cell et propagation optique).
- Exploration de configurations spatio-temporelles pour optimiser l'injection, l'accélération des électrons et la génération de rayons X.
- Analyse et interprétation des résultats de simulation, en lien avec les campagnes expérimentales du projet.
- Mise en place de modèles analytiques pour modéliser l'interaction laser-plasma.
- Interaction avec les équipes expérimentales pour orienter les campagnes et confronter simulations et mesures.
- Communication scientifique : rédaction d'articles scientifiques et participation à des conférences.
Contexte d
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Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Competences :
- Doctorat en physique avec un fort intérêt pour les simulations de plasma.
- Expérience préalable en simulation laser-plasma, notamment avec des codes Particle-in-Cell.
- Expertise dans l'un des domaines suivants : accélérateurs laser-plasma, lasers haute intensité, interaction laser-plasma, optique.
- Autonomie scientifique, esprit d'initiative et créativité avec la capacité à échanger et à interagir avec les doctorants et les autres membres de l'équipe.
- Bonnes compétences en communication, à l'oral et à l'écrit, pour rédiger des articles scientifiques et présenter des résultats en conférences internationales.
Contraintes et risques :