L'accélération des rayons cosmiques dans l'Univers est aujourd'hui un
des sujets majeurs de recherche en astrophysique. D'un point de vue
global, ce phénomène d'accélération traduit une dissipation d'un
réservoir d'énergie ordonnée, cinétique ou magnétique, en énergie
désordonnée d'un gaz de particules. Les ondes de chocs sans collision,
l'interaction avec une turbulence magnétisée ou la reconnexion
magnétique sont les agents de dissipation les plus couramment
envisagés. Durant la dernière décennie, l'avènement des simulations
particles-in-cell (PIC) en astrophysique a ouvert l'accès à une
description de la micro-physique de l'accélération dans les ondes de
chocs et dans les processus de reconnexion en décrivant les processus
non-linéaires qui lient la dynamique du flot, la génération de champs
électriques et la dynamique des particules accélérées. Cependant, ces
simulations PIC possèdent des limites numériques qui ne permettent pas
de pouvoir décrire l'ensemble du processus d'accélération sur une
grande échelle.
Afin de circonvenir ce problème, une approche numérique 'hybride'
liant des simulations PIC à un formalisme magnétohydrodynamique (MHD)
a été présentée très récemment. Cette nouvelle approche est
prometteuse car elle allie les points forts de chaque description pour
permettre une description globale du processus d'accélération des
rayons cosmiques. Le présent sujet de thèse porte sur la réalisation
d'une étude de la dynamique d'une turbulence magnétisée, dans les
régimes modérément relativistes et relativistes, ainsi que sur le
processus d'accélération de particules qui y est associé. L'étudiant
participera à l'optimisation d'un code PIC-MHD récemment développé au
sein du groupe de Simulations de l'APC, et utilisera ce code pour
conduire des simulations en calcul haute performance d'une turbulence
MHD. Les résultats de ces simulations seront par la suite appliqués à
la phénoménologie des sources relativistes de haute énergie dans
l'Univers (sursauts gamma, noyaux actifs etc.).
Co-encadrement avec Martin Lemoine (IAP)