Expériences d'Hydrodynamique turbulente dans des plasmas denses et chauds – TurbOHEDP

La physique des écoulements turbulents et compressibles dans des plasmas laser à Haute Densité d'Energie (HDE) est un domaine encore inexploré experimentalement. En astrophysique, les simulations d'écoulements radiatifs et compressibles reposent qui plus est sur des paramètres sous-mailles. Dans le cadre de ce projet, nous proposons d'explorer l'hydrodynamique des plasmas turbulents d'un point de vue experimental et numérique dans le but d'améliorer notre comprehension de cette physique importante pour la communauté astrophysique et la communauté des plasmas denses créés par laser. Nous nous focaliserons sur la physique des restes de supernovae, qui sont des structures astrophysiques complexes sujettes aux instabilities hydrodynamiques de type Rayleigh-Taylor ou Kelvin-Helmholtz.
L'arrivée du Laser Mégajoule (LMJ) ouvre de nouvelles perspectives pour l'astrophysique de laboratoire car cette installation constitue une plateforme unique d'étude des mélanges turbulents dans les plasmas denses et chauds. En effet, ces regimes d'écoulements nécessitent d'accélérer des cibles sur des grandes distances et pendant une longue durée, ce qu'aucune autre installation laser ne permet actuellement en Europe. Dans une phase préparatoire, des expériences dimensionnées à des energies laser plus faibles seront réalisées pour guarantir les performances des expériences LMJ finales. Ces expériences à échelle réduite nous permettront de developer les outils et compétences nécessaires dans ce nouveau domaine et constitueront le point d'ancrage pour atteindre nos objectifs sur le LMJ.
Notre programme de travail inclut plusieurs étapes importantes:
- premièrement le design d'une plateforme expérimentale à échelle réduite par rapport au LMJ
- le développement de nouvelles capacities de diagnostic comme l'imagerie X à haute resolution spatiale, la radiographie protonique ou la diffusion Thomson X
Simultanément, nous porterons un effort important sur l'analyse théorique et les outils de simulation associés qui ne sont pas encore disponibles pour interpreéer de telles experiences. En particulier, notre projet se basera sur la synergie entre les experiences d'astrophysique de laboratoire, leurs simulations post-processées et leur équivalent (défini par le biais de lois de similitude) à l'échelle astrophysique. Au final, le projet TurbOHEDP éclairera la physique des plasmas denses turbulents en laboratoire et permettra des avancées significatives dans la simulation et la modélisation de ces écoulements complexes, et ce dans des conditions astrophysiques pertinentes.