Injection of a relativistic electron beam into a high intensity optical lattice

We present a numerical study of the injection and trapping process of a bunch of relativistic free electrons into a transverse high intensity optical lattice. We unravel different injection regimes depending on the characteristic length scale of the onset of the optical lattice , and explore how the characteristics of the electron beam and of the high intensity lattice affect the trapping rate. The average transverse kinetic energy , and the induced longitudinal energy broadening are studied. The analysis of the transverse phase space exhibits a complex behavior , leading to inhomogeneities that may affect the amplification dynamics of X-ray Free Electron Laser

Nanosecond formation of diamond and lonsdaleite by shock compression of graphite

The shock-induced transition from graphite to diamond has been of great scientific and technological interest since the discovery of microscopic diamonds in remnants of explosively driven graphite. Furthermore, shock synthesis of diamond and lonsdaleite, a speculative hexagonal carbon polymorph with unique hardness, is expected to happen during violent meteor impacts. Here, we show unprecedented in situ X-ray diffraction measurements of diamond formation on nanosecond timescales by shock compression of pyrolytic as well as polycrystalline graphite to pressures from 19 GPa up to 228 GPa. While we observe the transition to diamond starting at 50 GPa for both pyrolytic and polycrystalline graphite, we also record the direct formation of lonsdaleite above 170 GPa for pyrolytic samples only. Our experiment provides new insights into the processes of the shock-induced transition from graphite to diamond and uniquely resolves the dynamics that explain the main natural occurrence of the lonsdaleite crystal structure being close to meteor impact sites

Electron-ion temperature relaxation in warm dense hydrogen observed with picosecond resolved X-Ray scattering

Angularly resolved X-ray scattering measurements from fs-laser heated hydrogen have been used to determine the equilibration of electron and ion temperatures in the warm dense matter regime. The relaxation of rapidly heated cryogenic hydrogen is visualized using 5.5 keV X-ray pulses from the Linac Coherent Light (LCLS) source in a 1 Hz repetition rate pump-probe setting. We demonstrate that the electron-ion energy transfer is faster than quasi-classical Landau-Spitzer models that use ad hoc cutoffs in the Coulomb logarithm

Nurses' perceptions of aids and obstacles to the provision of optimal end of life care in ICU

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La diffusion Thomson X comme diagnostic pour les plasmas denses et tièdes. : Expériences et modélisation

X ray Thomson Scattering : a diagnostic for warm dense matter.Les plasmas denses et tièdes (WMD, pour warm dense matter) sont définis par la zone qui, dans le diagramme densité-température, se situe entre les solides et les plasmas. C’est une région thermodynamique où la physique est difficile à décrire en raison des fortes interactions entre les particules et des couplages complexes qui relient entre elles les structures ioniques et électroniques. Pour ces plasmas, typiques de l’intérieur des planètes joviennes, des étoiles denses et des implosions obtenues par confinement inertiel, la validité des théories standard de la matière condensée et/ou de la physique statistique des plasmas est discutable. En l’absence de données expérimentales de référence, les différents paramètres nécessaires au calcul des propriétés de ces plasmas sont essentiellement déterminés par la théorie. La validation des modèles théoriques est donc indispensable. Elle passe par la comparaison entre les résultats des calculs théoriques et des données expérimentales de référence.La diffusion Thomson X (DTX) est une extension dans le domaine X du diagnostique plasma optique classique correspondant. Les espoirs sont grands d’utiliser les spectres DTX pour mesurer les paramètres thermodynamiques et structurels des plasmas WDM, afin de disposer d’un diagnostique puissant et polyvalent pour les études sur la fusion par confinement inertiel et l’astrophysique de laboratoire.Au cours de la thèse, différentes expériences en collaboration ont été réalisées sur de grandes installations laser (LULI, France ; RAL, UK ; Titan, US). Des spectres DTX ont étés obtenus et des diagnostics plasma permettant de mesurer les paramètres plasma de façon indépendante ont été mis en œuvre.Par ailleurs un travail numérique a été réalisé au CEA et un code permettant de simuler les spectres de diffusion Thomson X à partir des modèles classiques. Le code a été écrit afin de pouvoir être interfacé facilement avec les données provenant de modèles plus puissants développés par ailleurs au CEA : codes d’atome moyen SCAALP ou code de dynamique moléculaire quantique abinit. Ce travail à mis en évidence le fait que les barres sur les spectres résolus en angle permettent d’éliminer les modèles linéaires dans lesquels les corrélations ne sont pas prises en compte, clairement en dehors de leur domaine de validité dans le cas des plasmas WDM.Cependant l’analyse de l’influence du choix du modèle de matière choisi pour évaluer les corrélations ioniques et l’écrantage électronique sur l’analyse des spectres résolus en énergie met en avant le fait que les paramètres plasmas extraits dépendent encore largement du modèle choisi.Il reste aujourd’hui un effort expérimental à fournir. Des nouvelles avancées à la fois dans le domaine de la connaissance des plasmas WDM et du développement du diagnostique DTX ne pourront être obtenus qu’en améliorant les sources X utilisées, l’homogénéité du plasma sondé ainsi que sa caractérisation

Geant4 physics list comparison for the simulation of phase-contrast mammography (XPulse project)

International audienceBreast cancer is the most frequent cancer in women. Early and accurate detection of the disease is a major factor in patient survival. To this end, phase-contrast imaging has gained significant interest in recent years. The aim of this work was to validate the physics models of a Geant4 mammography imaging simulation (in the context of the XPulse project) by comparing to EGSnrc results

Injection of a relativistic electron beam into a high intensity optical lattice

We present a numerical study of the injection and trapping process of a bunch of relativistic free electrons into a transverse high intensity optical lattice. We unravel different injection regimes depending on the characteristic length scale of the onset of the optical lattice , and explore how the characteristics of the electron beam and of the high intensity lattice affect the trapping rate. The average transverse kinetic energy , and the induced longitudinal energy broadening are studied. The analysis of the transverse phase space exhibits a complex behavior , leading to inhomogeneities that may affect the amplification dynamics of X-ray Free Electron Laser .Vers un Laser Ultra-Compact à Electrons Libres dans le domaine

Electronic structure of warm dense silicon dioxide

International audienceThe electronic structure of warm dense silicon dioxide has been investigated by x-ray absorption near-edge spectroscopy. An ultrafast optical laser pulse was used to isochorically heat a thin silicon dioxide sample, and measured spectra were compared with simulations generated by molecular dynamics and density functional theory. In comparison with the room temperature spectrum, two features were observed: a peak below the band gap and absorption within the band gap. This behavior was also observed in the simulations. From consideration of the calculated spectra, the peak below the gap is attributed to valence electrons that have been promoted to the conduction band, while absorption within the gap is attributed to broken Si-O bonds