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Pouvoir d’arrêt d’un plasma fortement corrélé

publié le

Directeur de thèse : Martina Knoop
Coordonnées : martina.knoop univ-amu.fr, Tel 04.91.28.80.26
Co-encadrant : Caroline Champenois ; caroline.champenois univ-amu.fr

Description du sujet :
Un nuage d’ions piégés, refroidis par laser à moins que 1 K, est un exemple de plasma non-neutre fortement corrélé. Grâce au confinement basé sur des champs électriques radio-fréquences et à la versatilité du refroidissement laser, la température et la densité peuvent être balayées sur plusieurs ordres de grandeur, ce qui permet d’atteindre des paramètres plasma allant de 1 à 100 au sein du même dispositif expérimental. La détection de la fluorescence induite par laser est utilisée pour étudier la dynamique et les propriétés thermodynamiques de ce plasma non-neutre car la plupart des modifications de l’état thermodynamique ont une signature sur le signal de fluorescence.
Nous construisons actuellement une expérience dédiée à la détection d’une particule chargée unique grâce à la perturbation que son passage à travers un nuage d’ions refroidis par laser occasionne sur le signal de fluorescence. L’efficacité de cette détection dépend beaucoup du dépôt d’énergie de cette particule lourde sur le nuage mais aussi d’un effet d’amplification induit par le confinement lui-même (appelé chauffage radio-fréquence). Le dépôt initial d’énergie est lié au pouvoir d’arrêt du nuage d’ions, qui peut alors être considéré comme un plasma non-neutre fortement corrélé. Selon sa densité et sa température, différents effets contrôlent la quantité d’énergie déposée, des collisions binaires aux effets collectifs.
Nous proposons une thèse sur l’étude des paramètres pertinents qui contrôlent le pouvoir d’arrêt d’un nuage d’ions piégés et froids. L’étude, qui devra confronter résultats expérimentaux, analytiques et numériques, aura pour but de mettre en évidence les lois d’échelle qui contrôlent l’efficacité de détection du dispositif expérimental. Ce dispositif offre l’occasion de confronter les modèles développés pour d’autres types de plasma aux résultats expérimentaux et numériques obtenus dans un régime de paramètres peut courant pour des plasmas de laboratoire.
Lors de ce projet, le doctorant/la doctorante deviendra familier des techniques de refroidissement laser, de confinement de particules chargées, de détection optique et de simulations numériques par dynamique moléculaire. Il est souhaitable que l’étudiant.e possède des bases de physique atomique, optique et/ou physique des plasmas.