Laboratoires

Laboratoires

La Fédération PLAS@PAR regroupe 13 laboratoires répartis sur différents sites de la région Ile-de-France, découvrez-les ci-dessous.

Laboratoires

  • Direction : F. Bernardeau
  • Mots-clés : astrophysique, hautes énergies, multi-messagers, aurores boréales.
  • Contact : Martin Lemoine 
  • Site de l’équipe : Institut d’Astrophysique de Paris (75014)
  • Site web de l'IAP

Au sein de l’Institut d’Astrophysique de Paris, deux groupes de recherche sont impliqués dans PLAS@PAR et leurs activités de recherche portent sur :

  • Physique des plasmas astrophysiques relativistes et accélération de particules à haute énergie : thème porté par Martin Lemoine au sein de l’équipe de physique théorique GReCO (Gravitation Relativiste et Cosmologie). Ce groupe développe des modèles théoriques des processus d’accélération dans les sources astrophysiques relativistes telles que les sursauts gamma, les nébuleuses de pulsar ou les radio-galaxies/blazars. Ces modèles sont corroborés par des simulations numériques, de type particle-in-cell, magnétohydrodynamique ou Monte Carlo, afin de pouvoir les extrapoler aux échelles des sources astrophysiques. Les recherches portent plus particulièrement sur la physique des ondes de choc non-collisionnelles relativistes et la physique de la turbulence à vitesse d’Alfvén relativiste.
  • Observations et études d’aurores boréales : Éric Hivon et Jean Mouette travaillent à l’élaboration d’une vision stéréoscopique d’aurores boréales par le réalignement spatial et temporel d’images qu’ils enregistrent au cours de missions d’observations en Norvège. Leurs travaux permettent de produire des films de ces aurores en vitesse réelle, au format 3D, projetés en salles de cinéma IMAX.
  • Direction : P.-Y. Lagrée 
  • Mots-clés : ingénierie, plasmas froids et catalyse, énergie, turbulence.
  • Équipe membre de PLAS@PAR : Fluides réactifs et turbulence - RFT
  • Contacts : Isabelle Vallet et Maria Elena Galvez Parruca
  • Sites de l’équipe : Saint Cyr L’École, Sorbonne Université - Campus Pierre et Marie Curie
  • Site web de l'IJLRA

Le groupe RFT développe des activités de renommée internationale en utilisant le triptyque: Théorie, Expérimentation et Simulation. La force du groupe est de combiner développement expérimental et études numériques sur différents domaines importants dans la société tels que l'environnement, l'industrie, l'impact sur la santé, etc. RFT Group est internationalement bien connu plus particulièrement en turbulence, combustion et catalyse pour la conversion d'énergie et procédés catalytiques au plasma. Le groupe développe de nouveaux procédés de combustion, d'énergie propre et de lutte contre la pollution en utilisant les plasmas froids comme outil et élément élémentaire des procédés. Dans le domaine de la turbulence, l'équipe travaille sur l'analyse détaillée de la physique des écoulements compressibles à l'aide du DNS (Direct Numerical Simulation) et développe des fermetures statistiques avancées de la turbulence (modèles RANS et hybrides RANS/LES). L'équipe est également active dans l'analyse numérique pour la construction de schémas numériques de très haut niveau et leur application au CFD à travers le développement d'un logiciel open source (aerodynamics@sourceforge).

  • Direction : M. Marangolo
  • Mots-clés : physique atomique, dynamique de collision de photons et d'ions, laser et physique ionique, spectroscopie ionique et rayons X, mesures de multi coïncidence.
  • Équipe membre de PLAS@PAR : Agrégats et SURfaces sous excitations intenses - ASUR
  • Contact : D. Vernhet
  • Site de l’équipe : Sorbonne Université - Campus Pierre et Marie Curie (Jussieu)
  • Site web de l'INSP

Le programme scientifique de l'ASUR se concentre sur la dynamique d'interaction des ions multichargés ou des impulsions laser femtoseconde avec des milieux complexes tels que les solides, les surfaces et les agrégats. Ces deux types d'interaction conduisent à une excitation de la matière dans des conditions plutôt extrêmes (production d'états fortement excités dans un champ électrique intense - supérieur à 109V / cm), à des sources secondaires de particules (électrons, ions et atomes) et de photons à rayons X et, enfin, aux modifications des propriétés des matériaux.


L'activité de recherche du groupe est dédiée à différents sujets interconnectés dont:

  • La dynamique d'interaction des grappes soumises à des sources d'excitation intense sur une échelle de temps sub-picoseconde ;
  • Le dépôt d'énergie par les espèces ioniques dans les matériaux irradiés à travers l'étude des collisions ion-ion (le projet FISIC @ SPIRAL2 ou @FAIR débouchant sur un vaste programme sur la physique atomique des collisions d'ions rapides et lentes);
  • La modification des propriétés structurales et magnétiques des surfaces soumises au bombardement d'ions lents fortement chargés ;
  • Le développement de modèles théoriques décrivant la réponse collective ou individuelle de la matière sous des champs extrêmes à l'échelle atomique ;
  • La dynamique ultra-rapide de la transition de phase solide-liquide d'échantillons métalliques induite par des impulsions laser femtoseconde.

    Les chercheurs sont utilisateurs de diverses installations nationales et internationales à grande échelle (principalement au GANIL (Caen) et au GSI (Darmstadt, Allemagne) pour la partie ions lourds, au synchrotron SOLEIL, et au CELIA (Bordeaux) pour la source laser femtoseconde) et exploite la source d'ions SIMPA  (Source d'Ions Multichargés de Paris), une plateforme de Sorbonne Université.
  • Direction : P. Keckhut 
  • Mots-clés : plasmas planétaires, processus physico-chimiques
  • Équipe membre de PLAS@PAR : HEPPI Exosphère - Héliosphère
  • Contact : R. Modolo
  • Sites : Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (Guyancourt), Sorbonne Université - Campus Pierre et Marie Curie (Jussieu)
  • Site web du LATMOS

Dans le domaine de l'exploration de l'héliosphère et des planètes, le LATMOS est impliqué dans de nombreux projets spatiaux nationaux et internationaux (principalement via le CNES, l'ESA et la NASA). Il est l'un des laboratoires français qualifié pour développer et construire des expériences spatiales embarquées soit sur des plateformes spatiales orbitales, soit sur des sondes spatiales d'étude in situ.

Les activités de l'équipe reposent aussi bien sur l'instrumentation, l'exploitation des observations spatiales et la modélisation/simulation numérique de différents objets. Les enjeux majeurs sont de comprendre le fonctionnement des enveloppes aux interfaces plasma-planètes, conditionnant la dynamique de l'échappement des atmosphères qui peut avoir un effet déterminant sur leurs évolutions, et les mécanismes d'accélération, d'extension et d'interaction avec le milieu interstellaire du vent solaire, dont la dynamique globale conditionne les relations soleil-planètes. L'étude des effets des grands événements de la couronne et du vent solaire sur l'environnement terrestre et plus largement sur les environnements planétaires couvrent l'ensemble des activités du département. La physique des plasmas est l'outil d'analyse premier. Cette activité repose sur une double approche, d'observation et de simulation numérique.

  • Direction : R. Taïeb
  • Site : Sorbonne Université, Campus Pierre et Marie Curie (Jussieu)
  • Mots-clés : spectroscopies de rayons X, UV et électrons avec coïncidence, utilisateurs de Synchrotron et XFEL, photoionisation, dissociation, instrumentation, chimie physique moléculaire, physique atomique et moléculaire, méthodologie, simulations numériques.
  • Équipes membres de PLAS@PAR : 3 équipes de recherche du LCPMR sont membres de PLAS@PAR.
  • Site web du LCPMR

Relaxation de molécules excitées en couche interne - contact : Marc Simon
L'activité expérimentale se concentre sur l'étude de la dynamique de la relaxation et de la photoionisation des molécules et des atomes excités dans les gammes de rayons X mous: dynamique nucléaire sub-femtoseconde, décroissance Auger résonante multiple, processus de diffusion inélastique résonante aux rayons X (RIXS) … En utilisant différents types d'instruments spectroscopiques originaux (photon, coïncidence électron-ion, coïncidence rayons X - ion…).

Corrélations électroniques étudiées par coïncidence - contact : Pascal Lablanquie
L'activité concerne l'étude des mécanismes conduisant à des ionisations doubles ou multiples d'atomes (principalement) et de molécules. Leur installation principale est HERMES, pour « Spectromètre multi-électrons à haute résolution énergétique », qui permet la détection coïncidente de tous les électrons éjectés d'un seul processus de photoionisation. Leurs principaux projets concernent la dynamique des émissions multiples d'Auger dans les gaz rares, les effets PCI et la recapture / rémission des photoélectrons, l'ionisation simultanée, etc.

Evolution temporelle des systèmes quantiques dans des champs intenses - contact : Richard Taïeb
Cette équipe étudie la réponse hautement non linéaire des atomes, des molécules et des agrégats à des champs externes intenses, c'est-à-dire des impulsions laser intenses ultra-courtes ou un impact ionique rapide. Leurs développements méthodologiques concernent la résolution non perturbative de l'équation de Schrödinger couplés à des investigations collaboratives expérimentales, concernant la spectroscopie attoseconde et l'imagerie MO, les spectroscopies IR-X bicolores, l'étude de la (valence -shell), processus électroniques induits par l'impact des ions sur les atomes et les molécules.

  • Direction : B. Semelin
  • Mots-clés : physique des plasmas, observations, physique stellaire, expériences à haute densité d'énergie, astrophysique de laboratoire, spectroscopie, physique atomique, simulations numériques.
  • Équipe membre de PLAS@PAR : Milieu interstellaire et Plasmas
  • Contact : L. Petitdemange
  • Sites de l’équipe : Observatoire de Paris (Meudon), Sorbonne Université - Campus Pierre et Marie Curie (Jussieu)
  • Site web du LERMA

L'équipe fait partie du plus grand groupe du LERMA, « Milieu Interstellaire et Plasmas », dirigé par T. Lebertre. Ses intérêts de recherche sont à l'interface entre la physique stellaire et la physique des plasmas, avec des applications allant des premiers stades de la formation des étoiles (Young Stellar Objects) à la physique des intérieurs stellaires, en passant par une expertise reconnue en physique atomique. L'expertise de l'équipe comprend des observations, des simulations et des expériences. Le groupe exploite le spectromètre VUV 10m de l'Observatoire de Paris, et les chercheurs sont utilisateurs de diverses grandes installations nationales et internationales (télescopes, supercalculateurs, lasers, Z pinches).

  • Direction : V. Coudé du Foresto
  • Mots-clés : conception d'instruments spatiaux et au sol, physique des plasmas spatiaux, héliosphère, radio basse fréquence, simulations numériques, météorologie de l'espace.
  • Site: Observatoire de Paris (Meudon)
  • Équipes membres de PLAS@PAR : 2 équipes du LESIA sont impliquées dans PLAS@PAR : physique solaire et physique des plasmas.
  • Site web LESIA

Physique Solaire - contact : Nicole Vilmer
Comprendre les fondements de l’activité solaire et ses effets dans le Système solaire est au cœur des recherches du pôle de physique solaire.  Les recherches du pôle portent sur des travaux fondamentaux en astrophysique et en physique des plasmas et s’inscrivent de plus dans le cadre de la météorologie de l’espace. Ils s'appuient sur de la simulation magnétohydrodynamique 3D et sur l'exploitation de données d'observations du Soleil, provenant d'instruments sol et spatiaux (e.g. Solar Orbiter), en particulier dans le cadre du service national de surveillance solaire 3SOLEIL.

Physique des plasmas - contact : Filippo Pantellini
Deux domaines principaux sont étudiés: « Vent solaire et milieu interplanétaire », « Terre et magnétosphère planétaire ». Du point de vue instrumental, la spécialité du groupe est les récepteurs radio dans la gamme basse fréquence (1-10MHz) pour les missions spatiales de la NASA et de l'ESA (comme Bepi-Colombo et Solar Orbiter) et les récepteurs 10-80MHz pour les instruments au sol (comme LOFAR, NENUFAR ou décamètres à Nançay). Les observations de ces instruments permettent d'étudier les instabilités du plasma, la turbulence dans les milieux interplanétaires et planétaires, les mécanismes à l'origine des aurores et la dynamique du plasma (inter) planétaire. Les analyses de données sont complétées par des simulations numériques (N-corps, Hybrid et Vlasov).

  • Direction : H. Perrot
  • Mots-clés : matériaux, couches minces, électrochimique. 
  • Équipe membre de PLAS@PAR : Matériaux et Interfaces : Fonctionnalité et Electrochimie - MATTERFEEL
  • Contacts : Jérôme Pulpytel et Farzaneh Arefi-Khonsari 
  • Site de l’équipe : Sorbonne Université, Campus Pierre et Marie Curie (Jussieu)
  • Site web du LISE

Les activités de recherche sont basées d’une part sur l’élaboration de matériaux en couches minces par voie électrochimique ou par une méthode électro assistée ou par plasma et, d’autre part, sur la caractérisation de ces matériaux synthétisés en vue d’applications ciblées telles que l’énergie, l’environnement et la santé.

  • Direction : B. Perthame 
  • Mots-clés : mathématiques, plasma, modélisation, fusion magnétique, ITER.
  • Équipe membre de PLAS@PAR : Plasma
  • Contact : B. Després
  • Site de l’équipe : Sorbonne Université - Campus Pierre et Marie Curie (Jussieu)
  • Site web du LJLL

L'équipe plasma travaille principalement sur les problèmes liés à ITER, en mettant l'accent sur l'amélioration des modèles d'équations aux dérivées partielles et des méthodes numériques, sur l'organisation des événements plasma dans la communauté mathématique appliquée et sur le travail en collaboration avec d'autres équipes impliquées dans la modélisation de la fusion magnétique.

  • Direction : A. Heidmann
  • Mots-clés : physique quantique, rayon-X, physique fondamentale, expérience, théorie, ions hautement chargés, spectroscopie.
  • Équipe membre de PLAS@PAR : Électrodynamique quantique des ions lourds et des atomes exotiques
  • Contact : P. Indelicato
  • Site de l’équipe : Sorbonne Université, Campus Pierre et Marie Curie (Jussieu).
  • Site web du LKB
  • Description : À VENIR

 

  • Direction : D. Fontaine
  • Mots-clés : plasmas naturels, plasmas de fusion, plasmas froids
  • Sites : École Polytechnique (Palaiseau), Sorbonne Université - Campus Pierre et Marie Curie (Jussieu)
  • Équipes membres de PLAS@PAR : le Laboratoire au complet, 3 équipes
  • Site web du LPP

Le laboratoire compte 3 équipes de recherche:

Fusion magnétique - contact : Pascale Hennequin
L'activité de l'équipe LPP Fusion se concentre sur l'étude expérimentale et théorique de la turbulence et de son impact sur les performances de confinement du plasma. Le groupe possède une base expérimentale établie avec l'utilisation de la diffusion des ondes électromagnétiques pour diagnostiquer la turbulence du plasma (et des fluides). Il a une collaboration de longue date avec le CEA (Cadarache) pour la conception et l'exploitation scientifique du diagnostic de turbulence sur un Tokamak (Ouest à Cadarache, TCV à Lausanne et Asdex à Garching) utilisant des lasers et des micro-ondes. La dynamique de la turbulence, la formation des structures et leur interaction avec les écoulements sont étudiées dans ces expériences à grande échelle, sur des machines de laboratoire plus petites (plasma magnétisé ToriX, propulseur à effet Hall et turbulence des fluides), et par théorie et simulation.

Plasmas basse température - contact : Cyril Drag
L'équipe développe des recherches sur les plasmas basse température avec une forte expertise en expérimentations et diagnostics optiques de plasmas réactifs. L'équipe a également une solide réputation en théorie et modélisation des plasmas basse pression. Poussée par de nombreuses applications (y compris des applications émergentes comme la médecine, l'espace, l'environnement et / ou l'agriculture), la recherche comprend également la chimie et la catalyse et l'interaction plasma-surface, à la fois avec les solides et les liquides. Bien que la recherche soit principalement axée sur les phénomènes fondamentaux, l'équipe possède de nombreux brevets, de solides collaborations industrielles et d'anciens membres ont fondé des start-ups (PRESANS, SOLAYL, AIRCLEAN et THRUSTME).

Plasmas spatiaux - contacts : Olivier Le Contel et Alessandro Retino
L'équipe Space Plasma étudie les plasmas astrophysiques grâce à des observations in situ dans les environnements terrestres et planétaires (magnétosphères et vent solaire). L'équipe est impliquée dans la conception, le développement, les opérations et l'analyse des données des instruments spatiaux utilisés dans les grandes missions spatiales, en partenariat avec des laboratoires internationaux et des agences spatiales mondiales (ESA, NASA, JAXA et CNES). Les travaux théoriques et les simulations numériques soutiennent l'analyse scientifique des données. Il possède une expertise mondialement reconnue dans le vol de magnétomètres à bobine de recherche et dans les spectromètres de particules. Au-delà des opérations et de l'analyse d'instruments en vol sur les missions Cluster, Themis (Terre), Cassini (Saturne) et MMS (Terre), l'équipe a préparé des instruments sur Solar Orbiter (Vnet solaire), BepiColombo (Mercure) et JUICE (Jupiter). Un programme de R&D solide pour développer un nouveau concept d'instruments est en cours pour soutenir les futures missions.

  • Direction : P. Audebert
  • Sites : Sorbonne Université - Campus Pierre et Marie Curie (Jussieu), École Polytechnique (Palaiseau)
  • Mots-clés : interaction laser-plasma, physique atomique, spectroscopie aux rayons X et propriétés radiatives  de la matière hors d’équilibre.
  • Équipes membres de PLAS@PAR : 3 équipes de recherche du LULI sont membres de PLAS@PAR.
  • Site web du LULI

Physique atomique dans les plasmas denses, PAPD - contact : Frank Rosmej 
Le groupe PAPD possède une expertise de longue date en physique atomique des plasmas denses, en spectroscopie aux rayons X et en propriétés radiatives des plasmas chauds. Le groupe a mené de nombreuses expériences dans différentes installations: laser optique à haute énergie, laser à électrons sans XUV, Z-pinch, X-pinch, focalisation plasma, étincelle sous vide, tokamaks, plasmas aimantés, faisceaux d'ions lourds. Le groupe soutient le développement de diagnostics à rayons X à haute résolution et l'exploration de la 4e génération de sources lumineuses (lasers à électrons libres XUV et X) pour la recherche en physique à haute densité d'énergie.

Théorie et interprétation, plasma et simulations, TIPS - contact : Caterina Riconda 
TIPS est un groupe de théorie et de simulation qui dispose d'un certain nombre de codes différents (cinétiques et fluides), afin d'aborder différents problèmes à différents niveaux de détail : interaction laser-plasma avec application à la fusion à confinement inertiel et à l'amplification d'impulsions lumineuses ultra-courtes, couplage plasma surdense au laser à la surface des solides, excitation des ondes de surface, accélération des électrons et des ions, astrophysique de laboratoire et physique des plasmas relativistes. Le groupe est le coordinateur scientifique de SMILEI, un code multidimensionnel moderne, robuste et flexible.

Particules intenses et sources de rayonnement, SPRINT - contact : Julien Fuchs 
SPRINT poursuit des études relatives à deux types de plasmas : (1) “thermique" (comme à l'intérieur solaire) et (2) "comme un faisceau" (comme dans les accélérateurs de particules où les particules gagnent une énorme énergie dirigée vers l'avant). SPRINT se concentre sur les investigations expérimentales de la matière dans ces différents états. SPRINT considère également les applications exploitant les plasmas pour manipuler la lumière ou les particules, afin d'imiter la fusion ou les phénomènes de formation d'étoiles en laboratoire. 

  • Direction : B. Sainjon, CEO
  • Mots-clés : plasmas hors d’équilibre, foudre, observations, diagnostics avancés, modélisation, propulseurs électriques, plasma pour l'aérospatial, interactions satellite-plasma, phénomènes microscopiques.
  • Équipe membre de PLAS@PAR : Département Physique, instrumentation, environnement, espace, DPHY
  • Contact : D. Packan
  • Site de l’équipe : ONERA, Palaiseau
  • Site web de l' ONERA

Les thèmes de recherche liés à PLAS@PAR sont au nombre de trois :

Foudre :
L’objet de cette thématique est l’étude de l'interaction de la foudre sur les aéronefs (probabilité de choc, contraintes thermiques et mécaniques sur structure complexe). En s’appuyant sur le générateur de foudre GRIFON et des outils de simulations numériques, cette thématique vise à comprendre les phénomènes de base de l'interaction foudre-avion indispensable à l’étape de certification. En parallèle, l'équipe développe des réseaux de capteurs pour la surveillance de l'activité de la foudre (station au sol et aéroportée) et des expériences représentatives pour la caractérisation de l'interaction plasma-matériau aéronautique à l’aide de diagnostics avancés.

Plasma hors d’équilibre pour les applications aérospatiales :
Les activités expérimentales et numériques de l'équipe sont consacrées au développement de nouvelles applications des plasmas dans l'industrie aérospatiale. Par exemple, de telles applications sont le contrôle d’écoulement et la combustion assistés par plasma,, la dépollution ou encore l’utilisation de la la MHD en écoulements rapides.

Plasma pour la propulsion spatiale :
L’équipe dispose d'une expertise reconnue dans le diagnostic des propulseurs électriques. Ces diagnostics fournissent les informations nécessaires pour le développement des nouveaux concepts de propulseurs à plasma ou la validation des modèles numériques. En outre, l'équipe dispose d'une large gamme d'installations expérimentales pour les tests de propulseurs, de la faible puissance jusqu'au kilowatt. L'équipe a également initiée le développement d’un concept de propulseur sans électrode prometteur, appelé ECRA, qui utilise la résonance cyclotronique des électrons pour créer un plasma quasi-neutre.