L’accélération d’ions par laser (LDIA) constitue une alternative compacte et économique aux accélérateurs conventionnels. Des progrès récents ont permis d’atteindre des énergies de protons allant jusqu’à 160 MeV grâce à l’utilisation de cibles ultra-minces irradiées par des impulsions laser ultra-intenses, exploitant le régime de transparence relativiste. Ce régime se manifeste lorsque l’impulsion laser pénètre un plasma quasi-critique, obtenu en adaptant l’épaisseur de la cible aux paramètres laser, permettant ainsi une accélération multi-process qui augmente l’énergie des protons, sans recourir à des techniques limitant la cadence de tir. Ce projet de thèse vise à optimiser ce schéma d’accélération pour atteindre des énergies de l’ordre de 200 MeV, en s’appuyant sur des installations laser à haute cadence de répétition.

La première phase consiste en des simulations 3D de type Particle-In-Cell (PIC), réalisées avec le code Smilei, afin d’étudier la sensibilité de l’interaction laser-cible au profil temporel du laser, et ainsi renforcer la robustesse du processus. La seconde phase explore l’utilisation de rubans d'hydrogène cryogénique, développés par le CEA, comme alternative aux feuilles solides. Ces cibles présentent une densité électronique quasi-critique, une épaisseur modulable, une compatibilité avec les cadences élevées, et génèrent un faisceau d’ions mono-espèce. Ce travail sera mené en collaboration avec le LULI et le CEA, avec des expérimentations prévues sur l’installation Apollon.