Pablo San Miguel Claveria lauréat du prix René Pellat 2022

Prix de thèse décerné par la division Plasmas de la Société Française de Physique

Le bureau de la Division Physique des Plasmas de la SFP a le plaisir d'attribuer le prix René Pellat 2022 à Pablo San Miguel Claveria, qui a effectué sa thèse, intitulée « Betatron radiation in beam-driven plasma wakefield acceleration and ultra-relativistic beam-plasma instabilities » au Laboratoire d’Optique Appliquée (ENSTA Paris, CNRS, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris) sous la direction de Sébastien Corde. Les accélérateurs plasma se distinguent par la source de l’onde de sillage électronique responsable de l’accélération : une impulsion laser ultra intense ou un faisceau de particules ultra relativistes. Si la première configuration est, de très loin, la plus étudiée à ce jour, c’est à la seconde que Pablo San Miguel Claveria a consacré sa thèse de doctorat, sous la forme d’une combinaison vraiment peu commune de travaux à la fois expérimentaux, numériques et théoriques.  La première partie de sa thèse a ainsi porté sur la modélisation et la caractérisation du rayonnement bêtatron émis par le faisceau électronique de très haute énergie (10 GeV) délivré par la nouvelle installation FACET-II du SLAC (Stanford, USA).

Au moyen de simulations « particle-in-cell » (PIC), il a étudié les corrélations entre le rayonnement bêtatron et la dynamique du faisceau, afin de contrôler celle-ci. Il a ensuite conçu et modélisé, en couplant simulations PIC et Monte Carlo, un nouveau type de détecteur de photons gamma dont il a coordonné l’installation sur FACET-II.  Visant en premier lieu au diagnostic des faisceaux déclenchant l’accélération plasma, ce détecteur pourra aussi servir à caractériser diverses interactions impliquant ces mêmes faisceaux, telles que leur collision avec un laser intense en vue d’investiguer des processus d’électrodynamique quantique ou les instabilités survenant lors de leur propagation dans un plasma.

Ce dernier problème, analogue à certains scénarios astrophysiques de haute énergie, est au cœur de la seconde partie de la thèse de P. San Miguel Claveria. À l’aide de simulations PIC, il a d’abord montré que, du fait de la brièveté des faisceaux considérés, les principales instabilités qu’ils excitent obéissent à une dynamique spatio-temporelle non décrite par les modèles existants, et ce malgré plusieurs décennies de recherche sur le sujet. Non seulement a-t-il contribué à combler cette lacune en modélisant analytiquement la croissance initiale des instabilités, il a aussi examiné les conditions de leur saturation, leur couplage avec l’autofocalisation du faisceau dans un gradient de densité du plasma et dans quelle mesure elles peuvent donner lieu à une signature radiative par émission synchrotron.

De plus, il est un des acteurs majeurs, tant dans sa réalisation que son analyse, d’une expérience novatrice de mesure, par déflectométrie d’un faisceau électronique issu d‘un accélérateur plasma, des champs magnétiques induits par un laser ultra intense dans une cible solide ; un tour de force expérimental compte tenu des échelles spatiales (inférieures au micron) et temporelles (de l’ordre de la femtoseconde) mises en jeu.

La diversité des problèmes étudiés et de leurs modes d’investigation, la haute qualité et la grande richesse des résultats obtenus font de cette thèse un travail exemplaire remarquable et de son auteur un chercheur particulièrement talentueux que le bureau de la division Physique des Plasmas de la SFP a tenu à honorer du prix René Pellat 2022.

Jury

Titaina Gibert, GREMI, CNRS Université d’Orléans
Christian Grisolia, CEA ,Cadarache
Laure Vermare, LPP
Grégory Marcos, Institut Jean Lamour, Nancy
Alessandra Ravasio, LULI Polytechnique
Laurent Gremillet, CEA DAM
Laurent Guarrigues, LAPLACE, Toulouse
Dimlitra Koutoumpa, LATMOS
Etienne Parriat, OBSPM
Emmanuel d’Hummières, CELIA
Marco Minisalle,PIIM ,Marseille
Daniele Del Sarto,Institut Jean Lamour,Nancy

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