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2.     Applications

Les études sur les propriétés électroniques de la matière à haute densité d’énergie sont nécessaire pour certaines applications. Parmi les applications les plus importantes, on relève la fusion par confinement inertiel, les sources de rayonnement X, parmi lesquelles figurent entre autres les lasers X, et l’accélération de particules dans les plasmas. De plus, la physique atomique des plasmas denses est un outil très important en astrophysique. Si nous voulons simuler numériquement le comportement de la matière à haute densité d’énergie (ainsi par exemple les scénarios de la fusion inertielle ou le transfert radiatif à l’intérieur des étoiles), établir les lois d’échelle, contrôler et diagnostiquer les futures expériences, il reste cependant beaucoup à faire dans ce domaine en ce qui concerne la modélisation, qui devrait être solidement étayée par des expériences bien ciblées et préparées. Bien que les outils principaux de cette modélisation soient les codes de l’hydrodynamique des plasmas, il est nécessaire dans ces codes de faire appel aux coefficients de transport (opacité, résistivité, etc.). Ces coefficients dépendent surtout des propriétés électroniques des plasmas. Le développement d’une source X-UV dans la gamme de longueurs d’onde de 135 Å pour la lithographie industrielle (catégorie des « sources de rayonnement X » mentionnée plus haut) se situe actuellement parmi les applications très soutenues par l’industrie. Il n’est pas facile de modéliser correctement des sources plasma qui émettent dans ce domaine spectral. Cela nécessite même, dans certains cas spécifiques, de nouvelles méthodes de modélisation.

 Mesure des spectres d’émission et d’absorption du rayonnement X et X-UV

La physique atomique est également nécessaire pour maîtriser correctement la majorité des techniques utilisées afin de diagnostiquer les plasmas denses. L’interprétation des spectres d’émission ou d’absorption est souvent la seule source d’information dans les expériences scientifiques ou industrielles impliquant les plasmas denses. La présence des gradients de température et de densité et l’interaction des ions émetteurs avec les particules du plasma nécessite à nouveau des modélisations spécifiques et une très bonne connaissance de la physique atomique des plasmas (longueurs d’onde des raies d’ions multichargés et/ou excités, théorie de l’élargissement, etc.). En présence des gradients, une résolution spatiale et/ou temporelle du spectre mesuré est nécessaire. Si le plasma est opaque dans le domaine spectral choisi, un calcul utilisant un code hydrodynamique et les opacités du plasma est indispensable. Une forte coordination des efforts entre expérimentateurs et théoriciens est de manière générale souhaitable. D’autre part, les mesures des spectres ont souvent un impact important pour la recherche fondamentale. Cela a lieu par exemple quand une nouvelle technique expérimentale permet d’accéder à des paramètres de plasma (densité, température, domaine spectral) jusque là inaccessibles, et permet ensuite des comparaisons théorie-expérience pour ce régime.