Plasmas Lasers et Champs Magnétiques

Nous avons étudié le couplage entre un plasma crée par laser et un champ magnétique dans deux
\nconfigurations : 1) celle où les champs magnétiques sont autogénérés au cours de l’interaction laser-plasma,
\nproblématique liée à celle de la Fusion par Confinement Inertiel (FCI) et 2) celle où un champ
\nmagnétique externe est appliqué à un plasma laser en expansion libre dans le vide, configuration
\npermettant notamment la modélisation en laboratoire des jets de matière observés en astrophysique.
\nLa première partie de cette thèse est donc dédiée à une étude numérique et expérimentale de la
\ndynamique des champs magnétiques autogénérés lors de l’irradiation d’une cible solide par un laser de
\npuissance (de durée d’impulsion nanoseconde ou picoseconde). Ces champs sont à considérer dans le
\ncadre de la FCI car, en influençant la dynamique des électrons générés dans l’interaction, ils
\nconditionnent en partie la réussite des expériences de fusion. La seconde partie de cette thèse est
\ndédiée à l’étude expérimentale et numérique de la capacité qu’a un champ magnétique externe à
\nmodifier la morphologie d’un jet de plasma produit par laser, notamment à le collimater. Ce travail
\nvise à mieux comprendre le phénomène de collimation à grande échelle observée dans les jets
\nastrophysiques. Nous montrons notamment qu’un champ magnétique purement axial peut contraindre
\nun écoulement, au départ isotrope, en un choc de recollimation générant un étroit jet bien collimaté, un
\nphénomène non expliqué dans le cadre des théories jusqu’alors prévalentes. La convergence observée,
\net le chauffage subséquent, du plasma au point recollimation sont de plus avancés comme permettant
\nd’expliquer d’intrigantes observations d’émission X stationnaire au sein des jets astrophysiques.<br /><br />We studied the coupling between a laser produced plasmas and a magnetic field in two cases: 1) in the
\ncontext of Inertiel Fusion Confinement (ICF), we first studied how magnetic fields are self generated
\nduring the interaction between a target and a laser, then 2) to progress in the understanding of the
\nlarge-scale shaping of astrophysical jets, we studied the influence of an externally applied magnetic
\nfield on the dynamics of a laser-produced plasma expanding into vacuum.
\nThe first part of this thesis is thus dedicated to a numerical and experimental study of the self
\ngenerated magnetic fields that are produced following the irradiation of a solid target by a high power
\nlaser (having pulse duration in the nanosecond and picosecond regimes). These fields play an
\nimportant role in the frame of ICF since they influence the dynamics of the electrons produced during
\nthe laser-matter interaction, and thus condition the success of ICF experiments. The second part of this
\nthesis is a numerical and experimental study of the influence of an externally applied magnetic field on
\nthe morphology of a laser produced plasma freely otherwise expanding into vacuum. This work aims
\nat better understanding the observed large-scale collimation of astrophysical jets which cannot be
\nunderstood in the frame of existing models. We notably show that show that a purely axial magnetic
\nfield can force an initially isotropic laboratory flow, scaled to be representative of a flow emerging
\nfrom a Young Star Object, in a recollimation shock, from which emerges a narrow, well collimated jet.
\nWe also show that the plasma heating induced at the recollimation point could explain the “puzzling”
\nobservations of stationary X ray emission zones embedded within astrophysical jets.

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