Joséphine Monzac, la physique passionnément

« De ce que j’avais vu pendant mes stages ou en discutant avec d’anciens élèves, j’ai compris que les ENSTA pouvaient être très rapidement amenés à prendre des responsabilités managériales. En soi c’est très appréciable que le diplôme ENSTA soit autant valorisé dans le monde du travail, mais personnellement je préférais continuer à faire de la physique. L’idée de poursuivre en thèse a donc naturellement fait son chemin dans mon esprit. »

Après une troisième année effectuée en substitution dans le parcours d’approfondissement en physique de l’École polytechnique, Joséphine Monzac se sent parfaitement armée pour entamer une thèse de doctorat. Ce sera au Laboratoire d’optique appliquée, un des laboratoires de l’ENSTA (CNRS-ENSTA-École polytechnique-UMR 7639) et sous la direction de Jérôme Faure.

Un des sujets de recherche du LOA, c’est l’accélération laser-plasma, une des grandes promesses d’application des lasers pour les prochaines décennies. L’idée est de faire interagir un laser ultra court avec un plasma (état de la matière où les électrons sont séparés des atomes) pour accélérer des électrons à une vitesse proche de celle de la lumière sur une distance extrêmement courte, de l’ordre du centimètre. Cette fantastique capacité d’accélération dépasse très largement celle des accélérateurs de particules classiques, lesquels demandent encore aujourd’hui plusieurs dizaines de mètres d’accélération pour parvenir au même résultat.

Les travaux de Joséphine Monzac ont permis d’améliorer les performances de l’accélérateur laser-plasma haute cadence « Salle Orange » du LOA. L’énergie des électrons produits est passée de 3 à 7 MeV tout en gardant une cadence kHz en utilisant un plasma d’hydrogène au lieu d’azote, avec une très bonne explication du mécanisme provoquant ce gain lors du changement de gaz.

Les bonnes performances en stabilité, en énergie et les hauts taux de répétitions atteints ont permis de produire une première image de diffraction d’électrons, ouvrant la voie à une méthode d’investigation inédite de l’organisation et du comportement des matériaux à l’échelle atomique. Il devient alors possible de déterminer la structure des matériaux, connaître la position des atomes, identifier les phases cristallines, et de ce fait détecter d’éventuels défauts.