Présentation du laboratoire LMCE

Le Laboratoire Matière en Conditions Extrêmes (LMCE) est un laboratoire basé au CEA-DAM Ile-de-France (CEA-DIF), à Bruyères-le-Châtel. Regroupant des activités académiques réalisées au CEA-DIF dans différentes thématiques du secteur « Sciences et ingénierie », il a été affilié à l’Université Paris-Saclay (UPS) dans le cadre de la convention CEA-UPS.

Les thèmes de recherche abordés au LMCE visent à mieux connaître les phénomènes physiques mis en jeu lors de la mise en condition ultra-rapide de la matière dans des conditions extrêmes. Ils couvrent ainsi un domaine très vaste d’état de la matière, du solide au plasma, qui s’articule autour de trois grands axes de la physique :

  • La physique de la matière condensée,
  • La physique des fluides, et plus particulièrement la physique des plasmas,
  • La physique nucléaire.

Le LMCE est rattaché aux Graduate Schools « Physique » et « Sciences de l’ingénierie et des Systèmes » de l’Université Paris-Saclay. Pleinement engagé dans la mission de formation par la recherche, le LMCE est affilié à plusieurs écoles doctorales de l’Université Paris-Saclay:

Le LMCE accueille des stagiaires de Master, des doctorants et post-doctorants, ainsi que des étudiants en formation d’alternance. Le laboratoire compte ainsi une centaine d’ingénieurs-chercheurs permanents, et une quarantaine de doctorants et post-doctorants.

La spécificité du LMCE étant de combiner pour chaque thématique modélisation physique, expériences et simulation numérique sur calculateurs de puissance, il bénéficie de multiples moyens permettant de mener à bien ces missions.

En particulier, les ingénieurs-chercheurs ont accès aux différents calculateurs de puissance du CEA/DAM permettant aussi bien de faire du développement de modèles et de codes de calcul que des calculs de production à grande échelle sur des calculateurs de classe exaflopique. Pour cela le laboratoire développe ou le plus souvent co-développe des codes de calcul en veillant à l’adaptation aux nouvelles architectures des supercalculateurs. On peut par exemple citer :

  • la chaine multi-échelle de codes matériaux dont les trois piliers sont le code de structure électronique ABINIT, le code de dynamique moléculaire classique EXASTAMP et le code CODDEX à l’échelle de la microstructure,
  • les codes d’interaction laser matière ESTHER et CALDER,
  • et la chaine de codes de physique nucléaire allant de la description des interactions nucléaires (HFB3, ISAAC, …) aux codes de réaction nucléaire comme le code TALYS avec pour objectif l’évaluation de données nucléaires.

En parallèle, l’expérience occupe une place non négligeable dans la recherche effectuée au LMCE. De multiples moyens expérimentaux de pointe sont présents au laboratoire, dont des dispositifs spécifiques pour l’étude de la matière dans des domaines encore à explorer :

  • des moyens expérimentaux pour l’étude des très hautes pressions en statique, comme la cellule à enclume de diamant (CED) et des bancs de lumière permettant d’optimiser notre capacité de projection sur des IR (synchrotrons, lasers de puissance, X-Fel), .
  • une Enceinte à Plasma Pulsé (EPP) permettant l’étude de la matière dense et tiède (Warm Dense Matter)
  • un dispositif laser spécifique, le Générateur de Choc Laser Transportable (GCLT) permettant d’étudier le comportement des matériaux sous choc
  • des dispositifs expérimentaux pour l’étude de la physique nucléaire, et en particulier des diagnostics de fission nucléaire de pointe développés au laboratoire pour être utilisés dans le cadre de collaborations expérimentales sur des instruments de recherche nationaux (GANIL) ou internationaux
  • deux accélérateurs d’ions et un accélérateur à électrons