Description du sujet de thèse

Étude des sursauts solaires en laboratoire par interaction laser-plasma.

Le soleil est le lieu d’une activité intense à l’origine de phénomènes violents comme les éruptions solaires ou l’accélération de particules. Le sujet de cette thèse concerne en particulier les sursauts solaires : d’intenses émissions radio (détectées par des télescopes terrestres ou des sondes spatiales) provenant de divers types d'activité solaire. Ces émissions peuvent parfois être suffisamment intenses pour perturber/endommager les satellites ou les systèmes électriques terrestres. En général, ces sursauts solaires sont induits par des faisceaux d'électrons se propageant dans l'atmosphère du soleil. Ainsi, étudier les caractéristiques des émissions radio peut fournir des informations sur les mécanismes d’accélération d’électrons ainsi que sur les conditions du plasma qu'ils traversent.

Au cours de leur propagation, ces électrons énergétiques excitent dans le plasma des ondes de Langmuir (LW). La décroissance et le couplage de ces LW primaires génèrent des ondes électromagnétiques (EM) à la fréquence plasma ωp ou à sa première harmonique 2ωp, détectées par les télescopes dans le domaine des ondes radio. Plusieurs mécanismes peuvent être responsables de la conversion des LW en rayonnement EM, théoriquement conduisant à des signatures différentes dans leur diagramme d’émission, leur polarisation et le rapport d'intensité entre les émissions ωp et 2ωp.

Notre équipe a démontré, lors d'expériences sur le laser haute-énergie LULI2000, que le même rayonnement électromagnétique à ωp et 2ωp peut être reproduit par interaction laser-plasma. Le principe de ces expériences est de remplacer le faisceau d'électrons par un laser : au lieu de générer les LW via un faisceau d'électrons, les LW sont produites par instabilité Raman.

Dans le scénario solaire, la polarisation de ces émissions à ωp et 2ωp ne suit pas toujours les prédictions théoriques, possiblement en raison d'une configuration complexe du champ magnétique. Pour établir expérimentalement l'effet d'un champ magnétique sur ces émissions EM, nous proposons comme sujet de thèse d’étudier en laboratoire (sur le laser LULI2000 en particulier) leur génération et leurs caractéristiques en présence d’un champ magnétique statique externe. L'étude expérimentale sera complétée par la réalisation et l’analyse de simulations numériques via un code de simulation des plasmas irradiés par laser.

Les connaissances les plus pertinentes sont : la physique des plasmas, l’électrodynamique classique, et l’optique. Des notions de base en physique de l’espace et en physique numérique sont également appréciées. La candidature doit comprendre un CV détaillé, l'adresse électronique de deux universitaires pouvant fournir une lettre de référence, une lettre de motivation d'une page, les notes de Master 1 et 2.

Contexte de travail

Le doctorat sera principalement basé sur le site du LULI situé à l’École Polytechnique (Palaiseau). Une partie de la thèse consistera à effectuer des campagnes expérimentales sur le laser LULI2000 situé au même endroit. Le LULI2000 est une installation laser internationale de haute énergie ; une campagne expérimentale portant sur le sujet de cette thèse est déjà acceptée et programmée pour mi-2025. Une autre partie de la thèse sera dédiée aux simulations numériques. Une allocation de calcul sur un supercalculateur a été attribuée notamment pour ce projet.

Cette thèse fait partie d’un financement attribué à un consortium réunissant quatre équipes de recherche : au LULI et au CEA-DIF pour l’interaction laser-plasma, au LPP (laboratoire de physique des plasmas) pour l’aspect théorique et numérique des plasmas spatiaux, et à l’Observatoire de Paris pour les observations liées aux émissions solaires.


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

La personne sera amenée à réaliser des déplacements, dans le cadre de missions.