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Theses Year : 2021

Spectroscopic analysis and numerical simulation of a photoionized neon plasma experiment

Analyse spectroscopique et simulation numérique d'une expérience de plasma de néon photoionisé

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Abstract

In the case of X-ray binaries or active galaxy nuclei, the accretion of matter on the compact and massive object releases extremely intense radiation which photoionizes the surrounding gas.With high-power facilities, we are now reproducing in the laboratory photoionized plasmas representative of these accretion discs.During this thesis, a numerical platform was developed to interpret the results of photoionized plasma experiments produced in the laboratory. To assess its reliability, the modeling of an experiment carried out on the LULI2000 installation was, for the first time, developed. The restitution of the recorded spectra is carried out by post-processing data calculated by a hydrodynamic-radiative simulation. For the sake of consistency, the same atomic kinetic model is used both in the simulation and for the restitution of detailed spectra. Atomic physics is treated by a quantum formalism, where ionic populations can be described by a more or less detailed atomic structure representation. This study demonstrates that radiative-hydrodynamic simulation is required for the interpretation of spectra from photoionized plasmas.
Dans les binaires X ou les noyaux actifs de galaxie, l'accrétion de matière sur l'objet compact et massif libère un rayonnement extrêmement intense qui photoionise le gaz environnant.Disposant d'installations à haute puissance, nous reproduisons aujourd'hui en laboratoire des plasmas photoionisés représentatifs de ces disques d'accrétion. Au cours de cette thèse, une plateforme numérique a été développée pour interpréter les résultats d'expériences de plasmas photoionisés produits en laboratoire. Pour évaluer sa fiabilité, la modélisation d'une expérience réalisée sur l'installation LULI2000 a, pour la première fois, été élaborée. La restitution des différents spectres enregistrés est réalisée grâce au post-traitement des données calculées par une simulation d'hydrodynamique-radiative. Dans un souci de cohérence, le même modèle de calcul de la cinétique atomique est utilisé dans la simulation et pour la restitution des spectres détaillés. La physique atomique y est traitée par un formalisme quantique, où les populations ioniques peuvent être décrites par une représentation plus ou moins riche de la structure atomique. Cette étude démontre qu'on ne peut faire l'économie d'une simulation d'hydrodynamique radiative pour interpréter les spectres des plasmas photoionisés.
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Dates and versions

tel-03297918 , version 1 (23-07-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03297918 , version 1

Cite

Manuel Jullien. Analyse spectroscopique et simulation numérique d'une expérience de plasma de néon photoionisé. Physique des Hautes Energies - Théorie [hep-th]. Université Paris-Saclay, 2021. Français. ⟨NNT : 2021UPASP025⟩. ⟨tel-03297918⟩
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