ETUDE EXPERIMENTALE DU MASER CERENKOV ET DE LA DISPERSION EN ENERGIE D'UN FAISCEAU ELECTRONIQUE INTENSE POUR LASER A ELECTRONS LIBRES PAR DIFFUSION THOMSON RELATIVISTE PDF Download
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Author: STAVROS.. MOUSTAIZIS
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CE TRAVAIL PORTE A LA FOIS SUR L'ETUDE DE LA GENERATION DES MICROONDES PAR UN MASER CERENKOV ET LA MISE EN UVRE D'UN DIAGNOSTIC DE DIFFUSION THOMSON APPLIQUE A UN FAISCEAU INTENSE D'ELECTRONS RELATIVISTES EN VUE D'EN DETERMINER SA DISPERSION EN ENERGIE. NOTRE ETUDE A PERMIS DE REALISER UN MASER CERENKOV ACCORDABLE EN FREQUENCE. LA FREQUENCE D'EMISSION VARIE ENTRE 150 GHZ ET 1000 GHZ. LA MISE EN UVRE DU DIAGNOSTIC DE LA DIFFUSION THOMSON A DEMANDE: A) LA SYNCHRONISATION D'UN FAISCEAU ELECTRONIQUE NON REPETITIF AVEC LE LASER SONDE. B) LA MISE EN PLACE D'UN SYSTEME DE DETECTION PRENANT EN COMPTE LA GEOMETRIE PARTICULIERE DE LA DIFFUSION DUE A L'EFFET DOPPLER RELATIVISTE ET LA PRESENCE D'IMPORTANTES SOURCES DE PARASITES. NOS RESULTATS PRELIMINAIRES MONTRENT QU'UN FAIBLE NOMBRE DE PHOTONS, 20 PH/NS, EST DIFFUSE DANS L'ANGLE SOLIDE D'OBSERVATION
Author: STAVROS.. MOUSTAIZIS
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CE TRAVAIL PORTE A LA FOIS SUR L'ETUDE DE LA GENERATION DES MICROONDES PAR UN MASER CERENKOV ET LA MISE EN UVRE D'UN DIAGNOSTIC DE DIFFUSION THOMSON APPLIQUE A UN FAISCEAU INTENSE D'ELECTRONS RELATIVISTES EN VUE D'EN DETERMINER SA DISPERSION EN ENERGIE. NOTRE ETUDE A PERMIS DE REALISER UN MASER CERENKOV ACCORDABLE EN FREQUENCE. LA FREQUENCE D'EMISSION VARIE ENTRE 150 GHZ ET 1000 GHZ. LA MISE EN UVRE DU DIAGNOSTIC DE LA DIFFUSION THOMSON A DEMANDE: A) LA SYNCHRONISATION D'UN FAISCEAU ELECTRONIQUE NON REPETITIF AVEC LE LASER SONDE. B) LA MISE EN PLACE D'UN SYSTEME DE DETECTION PRENANT EN COMPTE LA GEOMETRIE PARTICULIERE DE LA DIFFUSION DUE A L'EFFET DOPPLER RELATIVISTE ET LA PRESENCE D'IMPORTANTES SOURCES DE PARASITES. NOS RESULTATS PRELIMINAIRES MONTRENT QU'UN FAIBLE NOMBRE DE PHOTONS, 20 PH/NS, EST DIFFUSE DANS L'ANGLE SOLIDE D'OBSERVATION
Author: MICHEL.. BIRAU
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Languages : fr
Pages : 274
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L'INTERACTION D'UN FAISCEAU D'ELECTRONS AVEC UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE EST LE PROCESSUS DE BASE DU LASER A ELECTRONS LIBRES (L.E.L.) ET DU MASER CERENKOV RELATIVISTE A PLASMA (M.C.R.P.). LA THESE ANALYSE CE PHENOMENE DANS LA PHASE LINEAIRE DE L'AMPLIFICATION. L'ETUDE DU L.E.L. REVELE L'INFLUENCE DU CARACTERE RELATIVISTE DU MOUVEMENT TRANSVERSE DU FAISCEAU D'ELECTRONS SUR LA LARGEUR DU SPECTRE DE L'EMISSION DU LASER. CE CARACTERE APPARAIT SOUS LA FORME DE TERMES NON DIAGONAUX DANS LE TENSEUR LIANT VITESSE ET QUANTITE DE MOUVEMENT PERTURBEES PAR L'ONDE DU LASER. L'ETUDE DU M.C.R.P. TIENT COMPTE DE LA STRUCTURE ELECTROMAGNETIQUE GLOBALE INDUITE PAR LA PRESENCE DU FAISCEAU D'ELECTRONS CE QUI PERMET D'INTERPRETER L'EMISSION SUR PLUSIEURS FREQUENCES OBSERVEE EXPERIMENTALEMENT. D'AUTRE PART, LE CHAMP ELECTRIQUE DANS LA ZONE D'INTERACTION EST CALCULE ET GRACE A LA PRISE EN COMPTE DE LA DEPENDANCE RADIALE DE SA PHASE, UNE CARTE DE LIGNES DE CHAMP EST PRESENTEE. PAR AILLEURS, UNE ETUDE EST MENEE SUR LES CHAMPS MAGNETIQUES REELS CREES PAR LES SOLENOIDES ET LES ONDULEURS HELICOIDAUX. D'UNE PART, L'ANALYSE MONTRE LA PRESENCE D'UNE COMPOSANTE TRANSVERSE DU CHAMP MAGNETIQUE TOUT AU LONG DU SOLENOIDE QUI A POUR CONSEQUENCE UNE DEFLEXION DES LIGNES DE CHAMP, ET D'AUTRE PART UN CHAMP PARASITE A L'ORIGINE DE L'ONDULEUR HELICOIDAL QUI EMPECHE LE LANCEMENT D'UN ELECTRON SUR UNE TRAJECTOIRE HELICOIDALE
Author: GERARD.. MALKA
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Languages : fr
Pages : 214
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L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST DE COMPRENDRE ET D'ANALYSER LES PROCESSUS PHYSIQUES SUSCEPTIBLES D'ACCELERER DES ELECTRONS A DES ENERGIES RELATIVISTES, LORS DE L'INTERACTION D'UNE IMPULSION LASER ULTRA INTENSE (ECLAIREMENT LASER SUPERIEUR A 10#1#9W/CM#2) AVEC DES ELECTRONS DANS LE VIDE OU UN PLASMA. CES TRAVAUX S'INSCRIVENT DANS LE CADRE DE LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL AVEC LA NOUVELLE APPROCHE DE L'ALLUMEUR RAPIDE. CETTE THESE SE COMPOSE DE TROIS ETUDES EXPERIMENTALES SUR L'ACCELERATION D'ELECTRONS. LES RESULTATS DE CES EXPERIENCES SONT INTERPRETES EN LES COMPARANT A CEUX DONNES PAR DES MODELES THEORIQUES PRESENTES DANS CE RAPPORT : (I) L'ACCELERATION D'ELECTRONS DANS LE VIDE PAR L'IMPULSION LASER EST MISE EN EVIDENCE EXPERIMENTALEMENT. DES ELECTRONS D'ENERGIE INITIALE DE 1 A 10 KEV ENVIRON, SONT ACCELERES A DES ENERGIES VOISINES DE 1 MEV. CES RESULTATS SONT EN BON ACCORD AVEC DES SIMULATIONS DE PROPAGATION D'ELECTRONS LIBRES SOUMIS A UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE INTENSE, SPATIALEMENT ET TEMPORELLEMENT FINIE. (II) LE ROLE DE LA FORCE PONDEROMOTRICE DANS LA PRODUCTION D'ELECTRONS RELATIVISTES (0,4 A 3 MEV) LORS DE L'INTERACTION D'UN FAISCEAU LASER ULTRA INTENSE AVEC UN PLASMA SURDENSE ET PRESENTANT UN PROFIL DE DENSITE TRES RAIDE EST ICI DEMONTRE EXPERIMENTALEMENT. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT EN BON ACCORD AVEC UN MODELE D'ACCELERATION D'ELECTRONS DANS CE REGIME OU LA TEMPERATURE CHAUDE T#H EST EGALE A L'ENERGIE D'OSCILLATION D'UN ELECTRON DANS LE CHAMP LASER. (III) DANS LE CAS DE L'ACCELERATION D'ELECTRONS (0,5 A 20 MEV), LORS DE L'INTERACTION DU FAISCEAU LASER AVEC UN PLASMA PREFORME SOUS CRITIQUE ET LONG, DEUX TEMPERATURES SUPRATHERMIQUES ET DES CANAUX DE CREUSEMENT DE DENSITE ELECTRONIQUE SONT OBSERVES. CES OBSERVATIONS SONT A PRIORI LA SIGNATURE DE LA FORCE PONDEROMOTRICE OU DE LA DIFFUSION RAMAN AVANT DANS UN CANAL CREE PAR L'AUTOFOCALISATION PONDEROMOTIVE ET RELATIVISTE DE L'IMPULSION LASER.
Author: Conference De Bendor Sur Les Lasers a Electrons Libres (1982: Bendor, France)
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Category : Free electron lasers
Languages : en
Pages : 404
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Author: Jean-Louis Coacolo
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Languages : fr
Pages : 274
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LA RECHERCHE D'UNE GRANDE EFFICACITE DE CONVERSION D'ENERGIE ENTRE LE FAISCEAU D'ELECTRONS ET DE PHOTONS, DANS L'ONDULEUR DU LASER A ELECTRONS LIBRES, DEMANDE UNE CONNAISSANCE APPROFONDIE DE L'EVOLUTION DE LA QUALITE DE FAISCEAU. D'AUTANT PLUS QUE LA DUREE DE CELUI-CI EST DE QUELQUES DIZAINES DE PICOSECONDES, UN DOMAINE QUI EST MAL CONNU. LA DEGRADATION DE CETTE QUALITE EST DUE ESSENTIELLEMENT, AUX EFFETS DE CHAMP PROPRE DANS LA PHASE INITIALE DE L'ACCELERATION DES ELECTRONS. EN VUE D'OPTIMISER LA QUALITE DU FAISCEAU, UN MODELE ANALYTIQUE ET UNE SIMULATION NUMERIQUE SONT DEVELOPPES POUR ETUDIER L'EMISSION ET LA DYNAMIQUE DE FAISCEAUX COURTS D'ELECTRONS DANS LE DEBUT DE LA LIGNE ACCELERATRICE. LES PARTICULES ETANT SOUMISES A UNE ACCELERATION BRUTALE, NOUS DEVONS PRENDRE EN COMPTE LES EFFETS DE RETARD RELATIVISTE ET DE RAYONNEMENT. L'INTERACTION ENTRE LES ELECTRONS SERA DONC MODELISEE PAR LES POTENTIELS DE LIENARD-WIECHERT. L'EVOLUTION DES DIFFERENTES EMITTANCES (GRANDEURS CARACTERISANT LA QUALITE DE FAISCEAU), LA DISPERSION EN ENERGIE, L'ENVELOPPE DU FAISCEAU ET LA DENSITE DE COURANT MAXIMALE SONT ETUDIEES EN FONCTION DES PARAMETRES DU FAISCEAU ET DE LA LIGNE ACCELERATRICE. FINALEMENT, NOUS ETUDIONS L'INFLUENCE D'UNE LENTILLE MAGNETIQUE SUR LA QUALITE DU FAISCEAU MESUREE PAR LES DIVERSES EMITTANCES ET UNE COMPARAISON AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX EST FAITE
Author: Mathias Gerbaux
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Languages : fr
Pages : 162
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Cette étude expérimentale concerne la caractérisation des faisceaux d’électrons et de protons d’énergie supérieure à quelques MeV produits lors de l’interaction d’un laser ultra-intense (~ 1019 W.cm-2) avec une cible solide de faible épaisseur (10 μm). Ce travail se place dans la perspective de l’utilisation de ces faisceaux pour des expériences de physique nucléaire. Pour cet usage, il est nécessaire de connaître quantitativement les caractéristiques des faisceaux de particules : distribution en énergie, distribution angulaire. Les faisceaux obtenus par accélération laser ont des caractéristiques très différentes des faisceaux d’accélérateurs conventionnels entre autres de par leur brièveté et leur intensité mais aussi par leur distribution en énergie continue. Ces propriétés rendent complexes leur caractérisation et nous ont amenés à développer des méthodes combinant spectromètres à diodes, films radiochromiques, activation nucléaire de matériaux choisis et simulations Monte-Carlo. Ces méthodes ont été utilisées sur deux installations lasers différentes (Salle Jaune au LOA de Palaiseau et JETI à l’IOQ de Jena) mais de caractéristiques proches pour l’étude des faisceaux d’électrons en fonction du matériau-cible. Une expérience a également été menée pour caractériser tir à tir le faisceau de protons produits par le laser 100 TW du LULI (Palaiseau). Cette dernière expérience a, de plus, permis de démontrer la possibilité d’induire des réactions nucléaires dans un plasma et de mesurer quantitativement le taux de réaction en vue d’une expérience de perturbation du couplage noyau-cortège électronique par un champ électromagnétique fort dû au laser.
Author: Francis Floux
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Languages : fr
Pages : 239
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ETUDE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE DU CHAUFFAGE D'UNE CIBLE MASSIVE DE DENTERIUM SOLIDE PAR UN LASER A VERRE AU NEODYME (LAMBDA =1,06 MU ). ON MONTRE QUE LE MECANISME DE DEFLAGRATION RADIATIVE PERMET D'INTERPRETER CORRECTEMENT LES DONNEES EXPERIMENTALE SUR LE CHAUFFAGE. CE PROCESSUS EST BASE SUR UNE ABSORPTION PELLICULAIRE DES PHOTONS AU NIVEAU DE LA DENSITE CRITIQUE POUR LE RAYONNEMENT LASER UTILISE. ON ETUDIE D'AUTRE PART LE DECOUPLAGE ENTRE LES TEMPERATURES ELECTRONIQUE ET IONIQUE ET LE TRANSFERT DE L'ENERGIE DES ELECTRONS AUX IONS. L'ETUDE DE LA REFLEXION DU FAISCEAU LASER ET DE L'ACCROISSEMENT DU FLUX NEUTRONIQUE EN FONCTION DE LA PUISSANCE INCIDENTE CONDUISENT A METTRE EN EVIDENCE UNE TROISIEME LIMITATION AU CHAUFFAGE, LES 2 PREMIERES ETANT LA REFLEXION ET LA CONDUCTION ELECTRONIQUE
Author: LUDOVIC.. GIGANT
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Languages : fr
Pages : 286
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LE TRAVAIL PRESENTE EST UNE ETUDE DE LA PERIODE DE DECHARGE DANS UN LASER A VAPEUR DE CUIVRE, EFFECTUEE EN DEMARQUANT 3 DIFFERENTES ZONES ; - LA ZONE CATHODIQUE - LA ZONE DE TRANSITION OU SE SITUENT LES GRADIENTS - LE PLASMA LASER TEMPORELLEMENT, UNE PERIODE ALLANT DE LA FIN DE LA PERIODE PRECEDENTE (CONDITIONS INITIALES) JUSQU'A LA FIN DE LA DECHARGE SUIVANTE (500 NS APRES L'EFFET LASER) A ETE ANALYSEE. LES RESULTATS ONT ETE OBTENUS AVEC UNE RESOLUTION TEMPORELLE INFERIEURE A 10 NS QUI N'A PAS AFFECTE LA VALIDITE DES MESURES. L'ETUDE EXPERIMENTALE PAR EFFET STARK STATIQUE DE LA ZONE CATHODIQUE, COMPAREE A UNE MODELISATION, A MONTRE L'EFFICACITE DES CATHODES CREUSES UTILISEES DANS LES LVC. LA GEOMETRIE EN CRENEAUX TROUVE MAINTENANT SA JUSTIFICATION DANS LA GENERATION D'ELECTRONS RAPIDES ET LES PROCESSUS D'IONISATION S'Y DEROULANT SONT BIEN CARACTERISES. NOUS AVONS OBTENU UNE MESURE DU GRADIENT LONGITUDINAL DE DENSITE IONIQUE DANS LA ZONE DE TRANSITION, QUI CONFORTE L'HYPOTHESE D'UN PLASMA HOMOGENE. LES MESURES DES FONCTIONS DE DISTRIBUTION EN ENERGIE DES ELECTRONS PAR DIFFUSION THOMSON INCOHERENTE ONT MONTRE QUE CELLES-CI NE SONT PAS MAXWELLIENNES AVANT L'EFFET LASER ET ONT CONFIRME LA PRESENCE D'ELECTRONS RAPIDES GENERES A LA CATHODE, ET THERMALISES PROGRESSIVEMENT PAR COLLISIONS ELASTIQUES. ASSOCIEES A DES MESURES D'EMISSION SPONTANEE DU PLASMA, ELLES ONT MONTRE L'EXISTENCE D'UNE IONISATION ET D'UNE EXCITATION RAPIDE ET AYANT LIEU AVANT L'EFFET LASER, A PARTIR DE NIVEAUX EXCITES RESTES PEUPLES EN FIN DE POST-DECHARGE. DE LA MEME MANIERE, LA CINETIQUE DE DISSOCIATION DE LA MOLECULE D'HYDROGENE A ETE JUSTIFIEE. LES MESURES DE DENSITES ELECTRONIQUES OBTENUES PAR INTEGRATION DES FONCTIONS DE DISTRIBUTION COMPAREES AUX MESURES DE DENSITES IONIQUES DEDUITES DE L'ELARGISSEMENT STARK QUASISTATIQUE DES TRANSITIONS DE LA SERIE DE BALMER DE L'HYDROGENE ONT MONTRE ; - L'ABSENCE D'IONS MULTICHARGES - L'ABSENCE D'IONS NEGATIFS - UNE CHARGE D'ESPACE NEGLIGEABLE. DE PLUS, UN PROCESSUS DE DISPARITION DE 50% DE LA DENSITE D'ESPECES CHARGEES A ETE MIS EN EVIDENCE. ENFIN, LA PLUPART DES FREQUENCES CARACTERISTIQUES DU PLASMA DURANT LA DECHARGE ONT PU ETRE EVALUEES GRACE A L'ENSEMBLE DE CES MESURES.
Author: Clément Goyon
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Languages : fr
Pages : 163
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Book Description
L'allumage par choc est un schéma de fusion réalisé en attaque directe qui se décompose en deux étapes. La première consiste en une compression de plusieurs nanosecondes à l'aide de faisceaux de quelques 1014 W/cm2 et la seconde en l'utilisation de faisceaux d'intensité supérieure à plusieurs 1015 W/cm2 pour créer un choc convergent déclenchant l'ignition. Le couplage du laser lors de la seconde étape soulève plusieurs questions. En effet, le laser doit traverser un plasma sous critique chaud, de taille millimétrique avant de déposer son énergie et créer le choc. Dans ce domaine mal connu expérimentalement et numériquement, on ne sait pas quelle sera la fraction d'énergie absorbée ou comment vont influer les instabilités paramétriques sur la propagation. Dans ce manuscrit, nous proposons une étude expérimentale de l'interaction d'un faisceau d'intensité comprise entre 2.1015 W/cm2 et 2.1016 W/cm2 dans un plasma de l'ordre du millimètre et à une température proche du keV. D'abord, nous présentons les conditions d'interaction dans le plasma coronal. L'instabilité Brillouin est en régime de couplage fort, l'instabilité Raman est en régime cinétique et l'intensité est au-dessus du seuil de filamentation pondéromotrice. Expérimentalement, nous approchons au mieux les conditions hydrodynamiques données par l'étude théorique en utilisant des cibles de mousses et des feuilles minces préformées. Nous présentons les premières mesures résolues en temps des spectres rétrodiffusés du faisceau picoseconde, lissé par une lame de phase aléatoire, ainsi que la distribution d'intensité transmise dans ce type de plasma. Nous mettons en évidence des mesures d'énergie rétrodiffusée par l'instabilité Brillouin pouvant atteindre 60% de l'énergie incidente pour les densités électronique de plasma les plus importantes. L'instabilité Raman n'induit quant à elle, pas de perte d'énergie conséquente. En ce qui concerne la distribution de l'intensité transmise, nous observons un lissage et une augmentation du diamètre de cette dernière par rapport à la tache focale à vide. Enfin nous surlignons l'importance de la prise en compte des instabilités paramétriques quant à la réussite du schéma d'allumage par choc en complétant nos observations avec résultats obtenus pour des impulsions nanoseconde moins intenses.
Author: Benjamin Vauzour
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la recherche sur la fusion nucléaire par confinement inertiel, et vise notamment à contribuer à la validation du schéma d'allumage rapide. Elle consiste en une étude expérimentale des différents processus impliqués dans la propagation d'un faisceau d'électrons relativistes, produit par une impulsion laser ultra-intense (10^{19} W.cm-2), au sein de la matière dense qu'elle soit solide ou comprimée. Dans ce travail de recherche nous présentons les résultats de trois expériences réalisées sur des installations laser distinctes afin de générer des faisceaux d'électrons dans diverses conditions et d'étudier leur propagation dans différents états de la matière, du solide froid au plasma dense et tiède.La première expérience a été réalisée à très haut contraste temporel sur l'installation laser UHI100 du CEA de Saclay. L'étude du dépôt d'énergie par le faisceau d'électrons dans l'aluminium solide a mis en évidence un important chauffage à faible profondeur, où les effets collectifs sont prédominants, générant ainsi un gradient important de température entre les faces avant (300eV) et arrière (20eV) sur 20μm d'épaisseur. Une modélisation numérique de l'expérience montre que ce gradient induit la formation d'une onde de choc débouchant en face arrière, donnant alors lieu à une augmentation de l'émission thermique. La chronométrie expérimentale du débouché du choc permet de valider le modèle de transport collectif des électrons.Deux autres expériences ont porté sur l'étude de la propagation de faisceaux d'électrons rapides au sein de cibles comprimées. Lors de la première expérience sur LULI2000 (LULI), la géométrie de compression plane a permis de dissocier de manière précise les pertes d'énergie liées aux effets résistifs de celles liées aux effets collisionnels. En comparant nos résultats expérimentaux à des simulations, nous avons mis en évidence l'augmentation significative des pertes d'énergie du faisceau d'électrons avec la compression et le chauffage de la cible à des température proches de la température de Fermi, et ce, pour les deux mécanismes. La seconde expérience, réalisée en géométrie cylindrique sur Vulcan (RAL), a permis de mettre en évidence un phénomène de guidage du faisceau d'électrons rapides sous l'effet d'un intense champ magnétique, auto-généré en présence d'importants gradients radiaux de résistivité. Par ailleurs, dans les conditions de température et de densité atteintes, l'augmentation des pertes d'énergie collisionnelles avec la densité s'avère être compensée par une diminution des pertes résistives du fait du passage de la conductivité du milieu dans le régime des hautes températures de Spitzer.
