Contribution à l’étude des processus assistés par laser en physique atomique et en électrofaible

Abstract

Le développement rapide de la technologie laser a ouvert la voie à l’utilisation de sources laser pour étudier les processus relativistes dans les domaines de l’électrodynamique quantique, de la physique atomique et de la physique des hautes énergies. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse est d’approfondir notre compréhension des processus physiques ultrarapides qui se produisent en présence d’un champ laser. Elle appartient donc au domaine de recherche appelé physique des champs forts, qui est le domaine de recherche général de l’interaction rayonnement-matière. Nous nous concentrons précisément sur une nouvelle étude de deux types différents de ces processus dans deux domaines différents, la théorie électrofaible et la physique atomique. Par conséquent, cette thèse est divisée en deux parties. La première partie consiste à étudier théoriquement, dans le cadre de la théorie électrofaible, les processus de désintégration des bosons W− et Z en présence d’un champ laser polarisé circulairement. Cette première partie ravive le débat controversé qui s’est élevé au cours des deux dernières décennies sur la possibilité que le champ électromagnétique affecte la durée de vie ou la largeur de désintégration d’une particule instable. La deuxième partie est consacrée à l’étude d’un processus fondamental dans le domaine de la physique atomique, qui est le processus d’ionisation de l’atome d’hydrogène à partir de son état métastable 2S en l’absence et en présence d’un champ laser polarisé circulairement. Dans cette partie, nous présentons un calcul analytique détaillé des sections efficaces différentielles triples, dans la première approximation de Born, dans les géométries coplanaires symétriques et asymétriques. Ce processus est étudié en utilisant le formalisme de Dirac relativiste où les effets du spin et de la relativité sont pris en compte. Ce travail comprend des calculs analytiques détaillés représentant différentes méthodes de résolution des problèmes en présence du champ électromagnétique. Ces recherches sont menées en vue de la génération actuelle et future de lasers optiques à ultra-haute intensité qui sont censés atteindre des intensités sans précédent de l’ordre de 1024 W/cm2 et au-delà, avec des pulses de l’ordre de quelques femtosecondes