La diffusion Thomson X comme diagnostic pour les plasmas denses et tièdes. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

X-ray Thomson Scattering : a Diagnostic for Warm Dense Matter

La diffusion Thomson X comme diagnostic pour les plasmas denses et tièdes.

Résumé

X ray Thomson Scattering : a diagnostic for warm dense matter.
Les plasmas denses et tièdes (WMD, pour warm dense matter) sont définis par la zone qui, dans le diagramme densité-température, se situe entre les solides et les plasmas. C’est une région thermodynamique où la physique est difficile à décrire en raison des fortes interactions entre les particules et des couplages complexes qui relient entre elles les structures ioniques et électroniques. Pour ces plasmas, typiques de l’intérieur des planètes joviennes, des étoiles denses et des implosions obtenues par confinement inertiel, la validité des théories standard de la matière condensée et/ou de la physique statistique des plasmas est discutable. En l’absence de données expérimentales de référence, les différents paramètres nécessaires au calcul des propriétés de ces plasmas sont essentiellement déterminés par la théorie. La validation des modèles théoriques est donc indispensable. Elle passe par la comparaison entre les résultats des calculs théoriques et des données expérimentales de référence. La diffusion Thomson X (DTX) est une extension dans le domaine X du diagnostique plasma optique classique correspondant. Les espoirs sont grands d’utiliser les spectres DTX pour mesurer les paramètres thermodynamiques et structurels des plasmas WDM, afin de disposer d’un diagnostique puissant et polyvalent pour les études sur la fusion par confinement inertiel et l’astrophysique de laboratoire. Au cours de la thèse, différentes expériences en collaboration ont été réalisées sur de grandes installations laser (LULI, France ; RAL, UK ; Titan, US). Des spectres DTX ont étés obtenus et des diagnostics plasma permettant de mesurer les paramètres plasma de façon indépendante ont été mis en œuvre. Par ailleurs un travail numérique a été réalisé au CEA et un code permettant de simuler les spectres de diffusion Thomson X à partir des modèles classiques. Le code a été écrit afin de pouvoir être interfacé facilement avec les données provenant de modèles plus puissants développés par ailleurs au CEA : codes d’atome moyen SCAALP ou code de dynamique moléculaire quantique abinit. Ce travail à mis en évidence le fait que les barres sur les spectres résolus en angle permettent d’éliminer les modèles linéaires dans lesquels les corrélations ne sont pas prises en compte, clairement en dehors de leur domaine de validité dans le cas des plasmas WDM. Cependant l’analyse de l’influence du choix du modèle de matière choisi pour évaluer les corrélations ioniques et l’écrantage électronique sur l’analyse des spectres résolus en énergie met en avant le fait que les paramètres plasmas extraits dépendent encore largement du modèle choisi. Il reste aujourd’hui un effort expérimental à fournir. Des nouvelles avancées à la fois dans le domaine de la connaissance des plasmas WDM et du développement du diagnostique DTX ne pourront être obtenus qu’en améliorant les sources X utilisées, l’homogénéité du plasma sondé ainsi que sa caractérisation.
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Citer

B. Barbrel. La diffusion Thomson X comme diagnostic pour les plasmas denses et tièdes. : Expériences et modélisation. Physique des plasmas [physics.plasm-ph]. Ecole Doctorale de l'Ecole Polytechnique, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01250852⟩
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