Publications

2014

• Effects of warm ischaemia combined with cold preservation on the hypoxia-inducible factor 1α pathway in an experimental renal autotransplantation model
  
  • Delpech P.
  • Thuillier R.
  • Le Pape S.
  • Rossard L.
  • Jayle C.
  • Billault C.
  • Goujon J.
  • Hauet T.
  British Journal of Surgery, Wiley, 2014, 101 (13), pp.1739 - 1750. BackgroundThe increased use of marginal donors highlights the importance of organ quality in transplantation and the identification of prognostic biomarkers. This experimental study investigated modulation of the hypoxia-inducible factor (HIF) 1 pathway in kidney grafts in relation to different degrees of ischaemia. MethodsIn a porcine autotransplantation model, two different kidney graft protocols were compared: standard 24-h cold storage (CS) and 24-h CS preceded by 1h warm ischaemia (WI+CS). The renal HIF-1 pathway and tubular dedifferentiation were analysed in the early phase of reperfusion and at 3months. ResultsThere was a relationship between the degree of ischaemic injury and the outcome of the kidney graft. During the first week of reperfusion, WI+CS grafts showed a higher degree of injury. The observed tubular dedifferentiation was associated with delayed HIF-1 expression, and with loss of its role in transcription. In highly injured kidneys, deregulation of the HIF-1 pathway was also observed in the chronic phase, with reduced production of vascular endothelial growth factor (VEGF) A, and upregulation of VEGF receptor 1 (Flt-1) and thrombospondin 1. In addition, these kidneys displayed altered kidney histology and decreased function. ConclusionThe HIF-1 pathway appears to be abolished early in response to severe ischaemia. A high degree of ischaemic injury also results in chronic activation of the HIF-1 pathway, diverting it away from the beneficial activation of angiogenesis. Further studies on the finely tuned balance of signals in this pathway may provide diagnostic biomarkers that can determine organ quality during kidney transplantation. (10.1002/bjs.9611)
  DOI : 10.1002/bjs.9611
• Etude de la matière dense et tiède à l'aide de diagnostics X - Applications aux intérieurs planétaires
  
  • Denoeud Adrien Clément Gilbert
  , 2014. La découverte récente d’un grand nombre d’exoplanètes et en particulier de super-Terres fascine, entrainant avec elle des interrogations toutes aussi nombreuses. Comment modéliser la dynamique de ces objets célestes ? Comment interpréter leurs relations masse/volume ? Qu’en est-il de leur champ magnétique ? Pour aborder ces questions, il est primordial de connaître précisément les équations d’état et les propriétés physiques, autant macroscopiques que microscopiques, des matériaux qui les composent et qui sont soumis à des conditions extrêmes relevant du domaine de la matière dense et tiède (WDM). En outre, les propriétés physiques de ces matériaux, sur lesquels reposent presque exclusivement les modèles planétaires, sont obtenues grâce à des calculs de premier principe basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Il est par conséquent crucial de valider les processus fondamentaux intrinsèques à ces matériaux lorsque leur pression et leur température augmentent afin de confirmer et/ou corriger ces modèles : modifications de leur structure ionique et électronique, métallisation, dissociation, changements de phase, etc. Les travaux réalisés au cours de cette thèse se sont concentrés sur deux matériaux que l’on retrouve principalement dans les planètes de type tellurique : la silice, ou SiO2, comme composé modèle des silicates constituant essentiellement leur manteau, et le fer, élément présent en abondance en leur cœur. Ces matériaux ont été portés dans le régime de la WDM à l’aide de chocs créés par laser au cours de différentes campagnes expérimentales réalisées sur les grandes installations laser LULI2000, JLF (LLNL-USA), GEKKO XII (Japon) et LCLS (Stanford-USA). Afin de pénétrer et sonder cette matière dense et de collecter des renseignements précieux tant sur sa structure ionique qu’électronique, des diagnostics principalement basés sur l'emploi de rayonnement X - à savoir spectroscopie d'absorption près du flanc K (XANES) et diffraction résolues temporellement – ont été utilisés. Parallèlement à ces expériences, des calculs de dynamique moléculaire ab initio basés sur la théorie de la DFT ont été réalisés dans les mêmes conditions que celles atteintes expérimentalement afin d'en extraire les processus physiques intéressants et d'appréhender les limites de la modélisation mise en œuvre. L’ensemble de ces travaux a notamment permis de comprendre le mécanisme de fermeture du gap lors du processus de métallisation de la silice en température et les changements de structure de son liquide en densité, ainsi que de contraindre davantage la courbe de fusion du fer aux très hautes pressions.
• Diode-pumped Yb:CaF 2 multipass amplifier producing 50 mJ with dynamic analysis for high repetition rate operation
  
  • Friebel Florence
  • Pellegrina Alain
  • Papadopoulos Dimitrios N.
  • Camy Patrice
  • Doualan Jean-Louis
  • Moncorgé Richard
  • Georges Patrick
  • Druon Frédéric
  Applied Physics B - Laser and Optics, Springer Verlag, 2014, 117 (2), pp.597-603. The dynamic thermal issues of the Yb:CaF 2 crystals within a multi-tens-mJ-energy multipass amplifier operating in the 20–100 Hz repetition rate range and pumped in quasi-cw regime have been studied at different timescales. Thermal response times of the system have been precisely investigated and analyzed, for the first time to our best knowledge in such amplifiers. This study includes a dual timescale analysis: in the long-timescale (second) with direct thermography mapping and in the millisecond range with thermal lensing in a pump-probe configuration. Very atypical positive lens behavior with fluorites will also be presented and discussed. This complete analysis is used to demonstrate the capability of Yb:CaF 2 multipass amplifier systems for operating the amplifier at 20 Hz with 57 mJ and 100 Hz with 32-mJ stable regime. Indeed, high repetition rate multipass amplifier has been realized for the first time with Yb:CaF 2 and for this energy. The results have been analyzed precisely to take into account the thermal issues and excellent beam quality, with a M 2 of 1.1. The pointing stability of 20 lrad has been measured documenting the reliability of the high repetition rate mJ amplifier. (10.1007/s00340-014-5872-4)
  DOI : 10.1007/s00340-014-5872-4
• The current status of the Apollon-10P project (orale)
  
  • Papadopoulos Dimitrios
  • Cheriaux Gilles
  • Leblanc Catherine
  • Georges Patrick
  • Zou J-P
  • Mennerat Gabriel
  • Druon Frédéric
  • Pellegrina Alain
  • Ramirez Patricia
  • Giambruno Fabio
  • Freneaux Antoine
  • Leconte F
  • Badarau D
  • Boudenne J.-M.
  • Fournet D.
  • Valloton T
  • Paillard Jean-Luc
  • Veray J. L.
  • Pina M.
  • Monot P.
  • Martin P.
  • Chambaret Jean Paul
  • Mathieu F.
  • Audebert P.
  • Amiranoff François
  , 2014.
• Laser-induced damage thresholds of high-reflective coatings for PW lasers
  
  • Hervy Adrien
  • Chériaux Gilles
  • Gallais Laurent
  • Daniel Mouricaud
  • Uteza Olivier
  • Clady R.
  • Sentis Marc
  • Freneaux Antoine
  , 2014.
• Analysis of limitations in divided-pulse nonlinear compression and amplification
  
  • Guichard Florent
  • Hanna Marc
  • Zaouter Yoann
  • Papadopoulos Dimitris N.
  • Druon Frédéric
  • Georges Patrick
  IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2014, 20 (5), pp.7600405. We analyze quantitatively physical effects that limit the coherent combining efficiency in highly nonlinear divided-pulse fiber-based setups such as parabolic amplifiers or nonlinear temporal compression experiment. The impact of differential dispersion and non-equal replicas power is assessed using numerical simulations and compared with experimental demonstrations. We also point out optimization strategies to minimize the impact of these effects on the performance of ultrafast fiber sources. (10.1109/JSTQE.2014.2313920)
  DOI : 10.1109/JSTQE.2014.2313920
• Yb:CaF2: thermal effects in diode pumped high power multipass amplifiers (poster)
  
  • Friebel Florence
  • Papadopoulos Dimitrios N.
  • Camy Patrice
  • Doualan J. -L.
  • Moncorgé R.
  • Georges Patrick
  • Druon Frédéric
  , 2014. Thermal and spectroscopic parameters suggest Yb-doped materials and in particular Yb:CaF 2 to be a good choice for diode pumped high power lasers [1-4]. In the frame of the Cilex-Apollon 10PW project we are developing new OPCPA pump sources based on those crystals [5]. We are presenting the last status of high-repetition rate multipass amplifiers based on Yb:CaF 2 developed in this project and how the exact measurement of the thermal lens allows us to optimize the design of the amplifier avoiding beam focusing and then to extract efficiently and reliably the energy without damaging the optics and access safely to a reliable stable regime within a 50 mJ-range.
• High repetition rate Yb:CaF2 multipass amplifiers operating in the 100 mJ range
  
  • Papadopoulos Dimitrios N.
  • Friebel Florence
  • Pellegrina Alain
  • Hanna Marc
  • Camy Patrice
  • Doualan Jean-Louis
  • Moncorgé Richard
  • Georges Patrick
  • Druon Frédéric
  IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2014, 21 (1), pp.3100211. — We present the research advances on the development of 50-200 mJ energy range diode-pumped Yb:CaF 2-based multipass amplifiers operating at relatively high repetition rates. These laser amplifiers are based on diverse innovative geometries. All these innovations aim to design compact, stable and reliable amplifiers adapted to our application that consists in pumping ultrashort-pulse OPCPA (optical parametric chirped pulse amplifier) systems in the frame of the Apollon 10 PW laser project. The targeted repetition rate is in the range of 20-100 Hz with energies of few tens of mJ for the first stages up to 1 J for the final stage. An analysis of the specificities of Yb:CaF 2 is done to explain the different options we chose to fulfil these specifications. The critical points and limitations of the multipass Yb:CaF 2-based amplifiers are subsequently discussed. To overcome the encountered problems, different issues are investigated such as crystal optimisation, laser head geometry, thermo-optical dynamics or coherent combining techniques. Experimental results for different multipass configurations are demonstrated and discussed. (10.1109/JSTQE.2014.2344039)
  DOI : 10.1109/JSTQE.2014.2344039
• Perspectives for neutron and gamma spectroscopy in high power laser driven experiments at ELI-NP
  
  • Negoita F.
  • Gugiu M.
  • Petrascu H.
  • Petrone C.
  • Pietreanu D.
  • Fuchs J.
  • Chen S.
  • Higginson D.
  • Vassura L.
  • Hannachi F.
  • Tarisien M.
  • Antici P.
  • Balabanscki D.
  • Balascuta S.
  • Cernaianu M.
  • Dancus I.
  • Gales S.
  • Neagu L.
  • Petcu C.
  • Risca M.
  • Toma M.
  • Turcu E.
  • Ursescu D.
  , 2015 (1645), pp.228-236. The measurement of energy spectra of neutrons and gamma rays emitted by nuclei, together with charge particles spectroscopy, are the main tools for understanding nuclear phenomena occurring also in high power laser driven experiments. However, the large number of particles emitted in a very short time, in particular the strong X-rays flash produced in laser-target interaction, impose adaptation of technique currently used in nuclear physics experiment at accelerator based facilities. These aspects are discussed (Section 1) in the context of proposed studies at high power laser system of ELI-NP. Preliminary results from two experiments performed at Titan (LLNL) and ELFIE (LULI) facilities using plastic scintillators for neutron detection (Section 2) and LaBr3 (Ce) scintillators for gamma detection (Section 3) are presented demonstrating the capabilities and the limitations of the employed methods. Possible improvements of these spectroscopic methods and their proposed implementation at ELI-NP will be discussed as well in the last section. (10.1063/1.4909579)
  DOI : 10.1063/1.4909579
• $Ab\ initio$ model of optical properties of two-temperature warm dense matter
  
  • Holst B.
  • Recoules V.
  • Mazevet S.
  • Torrent M.
  • Ng A.
  • Chen Z.
  • Kirkwood S.
  • Sametoglu V.
  • Reid M.
  • Tsui Y.
  Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015), American Physical Society, 2014, 90 (3), pp.035121. We present a model to describe thermophysical and optical properties of two-temperature systems consisted of heated electrons and cold ions in a solid lattice that occur during ultrafast heating experiments. Our model is based on ab initio simulations within the framework of density functional theory. The optical properties are obtained by evaluating the Kubo-Greenwood formula. By applying the material parameters of our ab initio model to a two-temperature model we are able to describe the temperature relaxation process of femtosecond-laser-heated gold and its optical properties within the same theoretical framework. Recent time-resolved measurements of optical properties of ultrafast heated gold revealed the dynamics of the interaction between femtosecond laser pulses and solid state matter. Different scenarios obtained from simulations of our study are compared with experimental data [Chen, Holst, Kirkwood, Sametoglu, Reid, Tsui, Recoules, and Ng, Phys. Rev. Lett. 110, 135001 (2013)] (10.1103/PhysRevB.90.035121)
  DOI : 10.1103/PhysRevB.90.035121
• Experiments to investigate the effects of radiative cooling on plasma jet collimation
  
  • Gregory C.D.
  • Diziere A.
  • Aoki H.
  • Tanji H.
  • Ide T.
  • Falize E.
  • Loupias B.
  • Michaut C.
  • Morita T.
  • Pikuz S.A.
  • Ravasio A.
  • Kuramitsu Y.
  • Sakawa Y.
  • Takabe H.
  • Woolsey N.C.
  • Koenig M.
  High Energy Density Physics, Elsevier, 2014, 11, pp.12-16. (10.1016/j.hedp.2013.12.003)
  DOI : 10.1016/j.hedp.2013.12.003
• Etude expérimentale de la modification des instabilités paramétriques en plasmas multiples.
  
  • Yahia Vincent
  , 2014. La présence simultanée de plusieurs plasmas le long de la trajectoire d'un faisceau laser énergétique est susceptible de modifier de manière importante le comportement des instabilités paramétriques par rapport au cas où un seul plasma est présent. Afin d'identifier les différents effets pouvant intervenir dans ce type de situation, un système de cible double dont l'écartement est ajustable a été développé, la première cible étant une mousse de faible densité et la seconde une feuille de plastique. Une partie de cette thèse est consacrée à la caractérisation de l'interaction dans les mousses seules, cette dernière étant encore peu connue à l'heure actuelle pour de si faibles densités. Dans le cas d'interaction en présence de deux plasmas, nous analysons successivement trois effets : celui du mélange hydrodynamique des deux plasmas, celui de l'incohérence induite par plasma et enfin celui du couplage électromagnétique entre les deux plasmas. Pour la première fois, il a été mis en évidence que l'incohérence induite par plasma sur un faisceau conduisait à la réduction de la rétrodiffusion Brillouin dans un plasma séparé. En revanche, cette incohérence ne parvient plus à compenser les effets hydrodynamiques se produisant par collision des plasmas lorsque ceux-ci sont suffisamment proches. Le couplage électromagnétique entre les plasmas affecte plus particulièrement la rétrodiffusion Raman, lorsque la rétrodiffusion du plasma de feuille traverse le plasma de mousse. Outre une réamplification du signal rétrodiffusé qui est un phénomène recherché dans l'amplification d'impulsions laser en milieu plasma, nous avons observé le développement de l'instabilité Raman dans une zone de plasma dominée par l'amortissement Landau ce qui est la signature d'effets cinétiques importants.
• Amplification of ultra-short light pulses by ion collective modes in plasmas
  
  • Frank A.
  • Fuchs J.
  • Lancia L.
  • Lehmann G.
  • Marquès Jean-Raphaël
  • Mourou G.
  • Riconda C.
  • Spatschek K.H.
  • Toncian T.
  • Vassura L.
  • Weber Sébastien J.
  The European Physical Journal. Special Topics, EDP Sciences / Springer Verlag, 2014, 223 (6), pp.1153-1156. (10.1140/epjst/e2014-02167-1)
  DOI : 10.1140/epjst/e2014-02167-1
• Plasma devices for focusing extreme light pulses
  
  • Fuchs J.
  • Gonoskov A.A.
  • Nakatsutsumi M.
  • Nazarov W.
  • Quéré F.
  • Sergeev A.M.
  • Yan X.Q.
  The European Physical Journal. Special Topics, EDP Sciences / Springer Verlag, 2014, 223 (6), pp.1169–1173. Since the inception of the laser, there has been a constant push toward increasing the laser peak intensity, as this has lead to opening the exploration of new territories, and the production of compact sources of particles and radiation with unprecedented characteristics. However, increasing the peak laser intensity is usually performed by enhancing the produced laser properties, either by lowering its duration or increasing its energy, which involves a great level of complexity for the laser chain, or comes at great cost. Focusing tightly is another possibility to increase the laser intensity, but this comes at the risk of damaging the optics with target debris, as it requires their placement in close proximity to the interaction region. Plasma devices are an attractive, compact alternative to tightly focus extreme light pulses and further increase the final laser intensity. (10.1140/epjst/e2014-02169-y)
  DOI : 10.1140/epjst/e2014-02169-y
• Instrumentation for diagnostics and control of laser-accelerated proton (ion) beams
  
  • Bolton P.R.
  • Borghesi M.
  • Brenner C.
  • Carroll D.C.
  • de Martinis C.
  • Fiorini F.
  • Floquet V.
  • Fuchs J.
  • Green S.
  • Green J.S.
  • Gallegos P.
  • Giove D.
  • Jones B.
  • Kirby D.
  • Mckenna P.
  • Neely D.
  • Nuesslin F.
  • Prasad R.
  • Reinhardt S.
  • Roth M.
  • Schramm U.
  • Scott G.G.
  • Ter-Avetisyan S.
  • Tolley M.
  • Turchetti G.
  • Wilkens J.J.
  • Flacco Alessandro
  Physica Medica European Journal of Medical Physics, Elsevier, 2014, 30 (3), pp.117. Suitable instrumentation for laser-accelerated proton (ion) beams is critical for development of integrated, laser-driven ion accelerator systems. Instrumentation aimed at beam diagnostics and control must be applied to the driving laser pulse, the laser-plasma that forms at the target and the emergent proton (ion) bunch in a correlated way to develop these novel accelerators. This report is a brief overview of established diagnostic techniques and new developments based on material presented at the first workshop on 'Instrumentation for Diagnostics and Control of Laser-accelerated Proton (Ion) Beams' in Abingdon, UK. It includes radiochromic film (RCF), image plates (IP), micro-channel plates (MCP), Thomson spectrometers, prompt inline scintillators, time and space-resolved interferometry (TASRI) and nuclear activation schemes. Repetition-rated instrumentation requirements for target metrology are also addressed. (10.1016/j.ejmp.2013.09.002)
  DOI : 10.1016/j.ejmp.2013.09.002
• Etude de l'interaction d'un faisceau laser intense avec un plasma long et chaud dans le contexte du schéma d'allumage par choc
  
  • Goyon Clément
  , 2014. L'allumage par choc est un schéma de fusion réalisé en attaque directe qui se décompose en deux étapes. La première consiste en une compression de plusieurs nanosecondes à l'aide de faisceaux de quelques 1014 W/cm2 et la seconde en l'utilisation de faisceaux d'intensité supérieure à plusieurs 1015 W/cm2 pour créer un choc convergent déclenchant l'ignition. Le couplage du laser lors de la seconde étape soulève plusieurs questions. En effet, le laser doit traverser un plasma sous critique chaud, de taille millimétrique avant de déposer son énergie et créer le choc. Dans ce domaine mal connu expérimentalement et numériquement, on ne sait pas quelle sera la fraction d'énergie absorbée ou comment vont influer les instabilités paramétriques sur la propagation. Dans ce manuscrit, nous proposons une étude expérimentale de l'interaction d'un faisceau d'intensité comprise entre 2.1015 W/cm2 et 2.1016 W/cm2 dans un plasma de l'ordre du millimètre et à une température proche du keV. D'abord, nous présentons les conditions d'interaction dans le plasma coronal. L'instabilité Brillouin est en régime de couplage fort, l'instabilité Raman est en régime cinétique et l'intensité est au-dessus du seuil de filamentation pondéromotrice. Expérimentalement, nous approchons au mieux les conditions hydrodynamiques données par l'étude théorique en utilisant des cibles de mousses et des feuilles minces préformées. Nous présentons les premières mesures résolues en temps des spectres rétrodiffusés du faisceau picoseconde, lissé par une lame de phase aléatoire, ainsi que la distribution d'intensité transmise dans ce type de plasma. Nous mettons en évidence des mesures d'énergie rétrodiffusée par l'instabilité Brillouin pouvant atteindre 60% de l'énergie incidente pour les densités électronique de plasma les plus importantes. L'instabilité Raman n'induit quant à elle, pas de perte d'énergie conséquente. En ce qui concerne la distribution de l'intensité transmise, nous observons un lissage et une augmentation du diamètre de cette dernière par rapport à la tache focale à vide. Enfin nous surlignons l'importance de la prise en compte des instabilités paramétriques quant à la réussite du schéma d'allumage par choc en complétant nos observations avec résultats obtenus pour des impulsions nanoseconde moins intenses.
• Apollon 10PW project : an upcoming ultra-intense facility (orale)
  
  • Zou J-P
  • Leblanc Catherine
  • Papadopoulos Dimitrios
  • Chériaux Gilles
  • Georges Patrick
  • Mennerat Gabriel
  • Druon Frédéric
  • Pellegrina Alain
  • Ramirez Patricia
  • Giambruno Fabio
  • Fréneaux A
  • Leconte F
  • Badarau D
  • Boudenne J.-M.
  • Audebert P.
  • Fournet D.
  • Valloton T
  • Greverie C.
  • Paillard Jean-Luc
  • Veray J. L.
  • Pina M.
  • Monot P.
  • Martin P.
  • Mathieu F.
  • Chambaret Jean Paul
  • Amiranoff François
  , 2014.
• Optical component requirement for ultra-short and ultra-intense lasers (orale)
  
  • Zou J-P
  • Chériaux Gilles
  • Leblanc Catherine
  • Papadopoulos Dimitrios
  • Georges Patrick
  • Mennerat Gabriel
  • Druon Frédéric
  • Audebert P.
  • Mathieu F.
  • Chambaret J.P.
  , 2014.
• Monochromatic short pulse laser produced ion beam using a compact passive magnetic device
  
  • Chen S.
  • Gauthier M.
  • Higginson D. P
  • Dorard S.
  • Mangia F.
  • Riquier R.
  • Atzeni S.
  • Marquès Jean-Raphaël
  • Fuchs J.
  Review of Scientific Instruments, American Institute of Physics, 2014, 85 (4), pp.043504. (10.1063/1.4870250)
  DOI : 10.1063/1.4870250
• Unraveling resistive versus collisional contributions to relativistic electron beam stopping power in cold-solid and in warm-dense plasmas
  
  • Vauzour B.
  • Debayle A.
  • Vaisseau X.
  • Hulin S.
  • Schlenvoigt H.-P.
  • Batani D.
  • Baton S. D.
  • Honrubia J. J.
  • Nicolaï Ph.
  • Beg F. N.
  • Benocci R.
  • Chawla S.
  • Coury M.
  • Dorchies F.
  • Fourment C.
  • d'Humières E.
  • Jarrot L. C.
  • Mckenna P.
  • Rhee Y. J.
  • Tikhonchuk V. T.
  • Volpe L.
  • Yahia V.
  • Santos J. J.
  Physics of Plasmas, American Institute of Physics, 2014, pp.033101. We present results on laser-driven relativistic electron beam propagation through aluminum samples, which are either solid and cold or compressed and heated by laser-induced shock. A full numerical description of fast electron generation and transport is found to reproduce the experimental absolute Kα yield and spot size measurements for varying target thicknesses, and to sequentially quantify the collisional and resistive electron stopping powers. The results demonstrate that both stopping mechanisms are enhanced in compressed Al samples and are attributed to the increase in the medium density and resistivity, respectively. For the achieved time- and space-averaged electronic current density, ⟨jh⟩∼8×1010A/cm2 in the samples, the collisional and resistive stopping powers in warm and compressed Al are estimated to be 1.5keV/μm and 0.8keV/μm , respectively. By contrast, for cold and solid Al, the corresponding estimated values are 1.1keV/μm and 0.6keV/μm . Prospective numerical simulations involving higher jh show that the resistive stopping power can reach the same level as the collisional one. In addition to the effects of compression, the effect of the transient behavior of the resistivity of Al during relativistic electron beam transport becomes progressively more dominant, and for a significantly high current density, jh∼1012A/cm2 , cancels the difference in the electron resistive stopping power (or the total stopping power in units of areal density) between solid and compressed samples. Analytical calculations extend the analysis up to jh=1014A/cm2 (representative of the full-scale fast ignition scenario of inertial confinement fusion), where a very rapid transition to the Spitzer resistivity regime saturates the resistive stopping power, averaged over the electron beam duration, to values of ∼1keV/μm . (10.1063/1.4867187)
  DOI : 10.1063/1.4867187
• Proton stopping power measurements using high intensity short pulse lasers produced proton beams
  
  • Marquès Jean-Raphaël
  • Chen S.N.
  • Atzeni S.
  • Gauthier M.
  • Higginson D.P
  • Mangia F.
  • Marquès J-R
  • Riquier R.
  • Fuchs J.
  Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Elsevier, 2014, 740, pp.105-106. (10.1016/j.nima.2013.11.002)
  DOI : 10.1016/j.nima.2013.11.002
• Plasmas Lasers et Champs Magnétiques
  
  • Albertazzi Bruno
  , 2014. Nous avons étudié le couplage entre un plasma crée par laser et un champ magnétique dans deux configurations : 1) celle où les champs magnétiques sont autogénérés au cours de l'interaction laser-plasma, problématique liée à celle de la Fusion par Confinement Inertiel (FCI) et 2) celle où un champ magnétique externe est appliqué à un plasma laser en expansion libre dans le vide, configuration permettant notamment la modélisation en laboratoire des jets de matière observés en astrophysique. La première partie de cette thèse est donc dédiée à une étude numérique et expérimentale de la dynamique des champs magnétiques autogénérés lors de l'irradiation d'une cible solide par un laser de puissance (de durée d'impulsion nanoseconde ou picoseconde). Ces champs sont à considérer dans le cadre de la FCI car, en influençant la dynamique des électrons générés dans l'interaction, ils conditionnent en partie la réussite des expériences de fusion. La seconde partie de cette thèse est dédiée à l'étude expérimentale et numérique de la capacité qu'a un champ magnétique externe à modifier la morphologie d'un jet de plasma produit par laser, notamment à le collimater. Ce travail vise à mieux comprendre le phénomène de collimation à grande échelle observée dans les jets astrophysiques. Nous montrons notamment qu'un champ magnétique purement axial peut contraindre un écoulement, au départ isotrope, en un choc de recollimation générant un étroit jet bien collimaté, un phénomène non expliqué dans le cadre des théories jusqu'alors prévalentes. La convergence observée, et le chauffage subséquent, du plasma au point recollimation sont de plus avancés comme permettant d'expliquer d'intrigantes observations d'émission X stationnaire au sein des jets astrophysiques.
• Investigation of longitudinal proton acceleration in exploded targets irradiated by intense short-pulse laser
  
  • Gauthier M.
  • Levy Anna
  • d'Humieres E.
  • Glesser M.
  • Albertazzi Bruno
  • Beaucourt C.
  • Breil J.
  • Chen S. N.
  • Dervieux V.
  • Feugeas J. L.
  • Nicolai P.
  • Tikhonchuk V.
  • Pepin H.
  • Antici P.
  • Fuchs J.
  Physics of Plasmas, American Institute of Physics, 2014, 21 (1), pp.013102. It was recently shown that a promising way to accelerate protons in the forward direction to high energies is to use under-dense or near-critical density targets instead of solids. Simulations have revealed that the acceleration process depends on the density gradients of the plasma target. Indeed, under certain conditions, the most energetic protons are predicted to be accelerated by a collisionless shock mechanism that significantly increases their energy. We report here the results of a recent experiment dedicated to the study of longitudinal ion acceleration in partially exploded foils using a high intensity (similar to 5 x 10(18) W/cm(2)) picosecond laser pulse. We show that protons accelerated using targets having moderate front and rear plasma gradients (up to similar to 8 mu m gradient length) exhibit similar maximum proton energy and number compared to proton beams that are produced, in similar laser conditions, from solid targets, in the well-known target normal sheath acceleration regime. Particle-In-Cell simulations, performed in the same conditions as the experiment and consistent with the measurements, allow laying a path for further improvement of this acceleration scheme. (C) 2014 AIP Publishing LLC. (10.1063/1.4853475)
  DOI : 10.1063/1.4853475
• Laboratory formation of a scaled protostellar jet by coaligned poloidal magnetic field
  
  • Albertazzi B.
  • Ciardi A.
  • Nakatsutsumi M.
  • Vinci T.
  • Béard Jérome
  • Bonito R.
  • Billette J.
  • Borghesi M.
  • Burkley Z.
  • Chen S. N.
  • Cowan T. E.
  • Herrmannsdörfer T.
  • Higginson D. P.
  • Kroll F.
  • Pikuz S. A.
  • Naughton K.
  • Romagnani L.
  • Riconda C.
  • Revet G.
  • Riquier R.
  • Schlenvoigt H.-P.
  • Skobelev I. Yu.
  • Soloviev A.
  • Huarte-Espinosa M.
  • Frank A.
  • Portugall O.
  • Pépin H.
  • Fuchs J.
  Science, American Association for the Advancement of Science (AAAS), 2014, 346, pp.325-328. Although bipolar jets are seen emerging from a wide variety of astrophysical systems, the issue of their formation and morphology beyond their launching is still under study. Our scaled laboratory experiments, representative of young stellar object outflows, reveal that stable and narrow collimation of the entire flow can result from the presence of a poloidal magnetic field whose strength is consistent with observations. The laboratory plasma becomes focused with an interior cavity. This gives rise to a standing conical shock from which the jet emerges. Following simulations of the process at the full astrophysical scale, we conclude that it can also explain recently discovered x-ray emission features observed in low-density regions at the base of protostellar jets, such as the well-studied jet HH 154. (10.1126/science.1259694)
  DOI : 10.1126/science.1259694
• Progress in warm dense matter study with applications to planetology
  
  • Benuzzi-Mounaix Alessandra
  • Mazevet Stéphane
  • Ravasio Alessandra
  • Vinci Tommaso
  • Denoeud Adrien
  • Koenig Michel
  • Amadou Nourou
  • Brambrink Erik
  • Festa Floriane
  • Levy Anna
  • Harmand Marion
  • Brygoo Stéphanie
  • Huser Gael
  • Recoules Vanina
  • Bouchet Johan
  • Morard Guillaume
  • Guyot François
  • de Resseguier Thibaut
  • Myanishi Kohei
  • Ozaki Norimasa
  • Dorchies Fabien
  • Gaudin Jerôme
  • Marie Leguay Pierre
  • Peyrusse Olivier
  • Henry Olivier
  • Raffestin Didier
  • Le Pape Sebastien
  • Smith Ray
  • Musella Riccardo
  Physica Scripta, IOP Publishing, 2014, 161, pp.0144060. We present an overview of some recent theoretical and experimental results obtained on the properties of iron and silica at conditions encountered in planetary interiors. The first part is concerned with the development of x-ray absorption near edge spectroscopy in dynamical experiments using high-energy lasers as a tool to investigate phase transitions and structural changes at extreme pressure-temperature conditions for these two key constituents. The second part focuses on the development of a quasi-isentropic compression technique to achieve the pressure-temperature conditions anticipated in planetary interiors (3-10 Mbar, 5000-8000 K). The experiments were performed using the LULI, LLNL and LIL high-energy lasers' facilities. The experimental results are analyzed using first-principle simulations based on density functional theory. (10.1088/0031-8949/2014/T161/014060)
  DOI : 10.1088/0031-8949/2014/T161/014060