Missions

Dans ce projet, vous serez chargé(e) de conduire des campagnes de simulations numériques visant à évaluer les bénéfices des canaux HOFI pour l’accélération par champ de sillage laser (LWFA). Votre mission sera de valider et d’exploiter des approches multi-physiques, afin de traiter à la fois les échelles de temps longues nécessaires à la formation du canal et les processus ultrarapides propres à la LWFA.

Vous utiliserez le code PIC Smilei pour modéliser les phénomènes à courte échelle de temps (ionisation du plasma, chauffage initial et dynamique de la LWFA dans le canal formé). Vous aurez également recours à des codes hydrodynamiques et/ou Fokker-Planck pour simuler la détente du plasma menant à la création du canal HOFI. Vous devrez pour cela mettre en place une chaîne de simulations intégrant ces différents outils.

Enfin, vous analyserez et comparerez vos résultats numériques avec des données issues de campagnes expérimentales déjà réalisées.

Activités

- Apprentissage de la bonne utilisation de plusieurs logiciels de simulations de plasma.
- Mise en œuvre de ces logiciels sur les plate-forme nationales de calcul scientifique.
- Couplage des logiciels retenus pour une approche multi-physique.
- Analyse des données et comparaison avec des données expérimentales.
- Interprétation physique des résultats et design d'expérience pour améliorer le guidage laser.

Compétences

- Physique de l'interaction laser-plasma
- Travail dans un environnement partagé et à distance de calcul scientifique: Linux, SSH, Git, Slurm, module ...
- Python pour la mise en forme et l'analyse de données
- Compétence de rédaction, de synthèse et de présentation orale pour la production de communication scientifique (articles, conférences)

Contexte de travail

L’accélération par champ de sillage laser (Laser Wakefield Acceleration, LWFA) est capable de générer des champs accélérateurs trois ordres de grandeur plus élevés que ceux produits actuellement dans les cavités RF classiques. Elle est donc considérée comme une alternative prometteuse pour les accélérateurs du futur, et des progrès spectaculaires ont été réalisés au cours des vingt dernières années.

Ces avancées ont été rendues possibles grâce à la convergence d’efforts expérimentaux considérables investis dans ce domaine et à des améliorations décisives des simulations numériques de type Particle-In-Cell (PIC). Cette synergie est particulièrement visible dans la région de Saclay, où une large communauté d’informaticiens s’organise autour du code PIC Smilei, et où plusieurs installations laser à ultra-haute intensité collaborent à la construction d’un accélérateur basé sur l’interaction laser-plasma.

La physique de la LWFA présente de nombreux défis, dont l’un est le guidage stable de l’impulsion laser sur des distances suffisamment longues pour atteindre de hautes énergies. Une piste prometteuse à ce sujet est l’utilisation de canaux hydrodynamiques créés par ionisation de champ optique (Hydrodynamic Optical-Field-Ionized, HOFI) dans la cible plasma, permettant une interaction laser-plasma plus longue et plus stable.
Le post-doctorant sera intégré au Groupe d'Accélération par Laser et Onde Plasma du laboratoire qui participe activement aux efforts numériques et expérimentaux collectifs dans cette direction.