Les programmes de recherche menés au sein du Laboratoire Interactions et Dynamique des Lasers (Lidyl) du Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA) visent à comprendre les processus fondamentaux impliqués dans les interactions lumière-matière et leurs applications. Au sein du CEA-LIDYL, le groupe Physique à Haute Intensité (PHI) étudie les interactions laser-matière à des intensités extrêmes, pour lesquelles la matière se transforme en plasma ultra-relativiste. À l'aide de la théorie, de simulations et d'expériences, les chercheurs développent et testent de nouveaux concepts pour contrôler l'interaction laser-plasma dans le but de produire de nouvelles sources d'électrons relativistes et de lumière attoseconde X-UV, avec des applications potentielles en recherche fondamentale, médecine et pour l'industrie.

En collaboration avec le Lawrence Berkeley National Laboratory, le groupe est l'un des principaux développeurs des codes exascales Particle-In-Cell (PIC) WarpX/PICSAR pour la modélisation haute fidélité des interactions laser-matière. Il est également à l'origine de l'étude et du contrôle de composants optiques remarquables appelés "miroirs - plasma", qui peuvent être obtenus en focalisant un laser de forte puissance avec un contraste élevé sur une cible initialement solide. Au cours des cinq dernières années, le groupe PHI a développé deux concepts exploitant les miroirs plasma pour manipuler la lumière extrême afin de repousser les frontières de la science de haut niveau. Le premier concept utilise des miroirs plasma relativistes pour amplifier l'intensité des lasers existants par des ordres de grandeur et sonder de nouveaux régimes de l'électrodynamique quantique à champ fort (SF-QED). Le second utilise des miroirs plasma comme injecteurs de charge élevée pour augmenter la charge produite dans les accélérateurs laser-plasma (LPA) afin de permettre leur utilisation pour des études médicales, des applications industrielles et la recherche fondamentale (conception de collisionneurs, collisions électron-laser pour les études SF-QED).

Dans ce contexte, le candidat au doctorat aura pour tâche d'améliorer d'abord notre outil de simulation WarpX pour accélérer les simulations de miroirs à plasma. Il utilisera ensuite WarpX pour optimiser l'utilisation des miroirs plasma comme amplificateurs d'intensité pour l'étude de la SF-QED. En collaboration avec l'équipe de Brigitte Cros au CNRS et dans le cadre de la conception de nouveaux collisionneurs basés sur des accélérateurs laser-plasma (LPA), le doctorant étudiera et optimisera l'utilisation de miroirs plasma comme composants optiques pour le couplage de plusieurs étages LPA. Cela sera crucial pour développer des schémas d'accélération compacts qui peuvent être mis à l'échelle pour produire des faisceaux d'électrons de haute énergie et de haute qualité.