• Laboratoires impliqués : LPP, LERMA, IAP, LATMOS, LULI 
• Nombre de chercheurs impliqués : environ 30
• Publications dans le domaine (2012-2018) : plus de 200

Ce thème concerne tous les mécanismes de conversion d’énergie dans les plasmas : chocs et instabilités, mais aussi reconnexion, et l'accélération de particules et la dynamo magnétique. Ces processus fondamentaux sont universels pour tous les plasmas et souvent à l'origine de la turbulence. Là encore, le comportement multi-échelle et hautement non linéaire est un obstacle majeur à leur compréhension. Et leur universalité – des plasmas de laboratoire et industriels, aux plasmas spatiaux et astrophysiques – les place au coeur de la recherche fondamentale et/ou appliquée.

En effet, ces mécanismes recevront un éclairage direct par l’intermédiaire des données des missions spatiales les plus récentes (THEMIS, MMS, Parker Solar Probe) et à venir (Bepi Colombo, Solar Orbiter, Juice, JWST...), mais aussi par les observation de télescopes (CTA et ALMA), ou les expériences de laboratoire sur les installations laser de nouvelle génération (LMJ/PETAL, APOLLON et ELI), installations et missions dans lesquelles sont fortement impliqués certains laboratoires de cette Fédération.

Ces mécanismes jouent également un rôle central en astrophysique des hautes énergies puisqu’ils gouvernent la production de particules de haute énergie dans l'Univers.

Par ailleurs, un autre aspect de ce thème concerne la simulation numérique qui a connu, elle aussi, un développement très important dans notre communauté à travers le développement de codes de simulation ayant intégrés des algorithmes pour machines massivement parallèles parmi les plus avancés aujourd’hui : les codes SMILEI (Simulating Matter Irradiated by Light at Extreme Intensities) et PHARE (Parallel Hybrid Code with Adaptive mesh REfinement) encore en cours de développement. 

Ces codes seront un atout pour répondre à de nombreuses questions :

• Quels sont les mécanismes microscopiques fondamentaux de la reconnexion magnétique et comment s’effectue la transformation d’énergie magnétique en énergie cinétique et thermique ?
• Comment les instabilités interviennent-elles dans les échanges d'énergie ?
• Comment étudier en simulation numérique le processus d’accélération des particules, et les effets des instabilités et du rayonnement dans les chocs, sur des échelles spatio-temporelles réalistes pour la comparaison avec les observations spatiales ?

Ces problèmes sont liés fondamentalement aux codes utilisés pour décrire les plasmas car, aujourd’hui, même les calculateurs les plus performants ne sont pas en mesure de résoudre toutes les échelles en jeu au même temps. Par ailleurs, il est important de concevoir des expériences de laboratoire qui nous aident à résoudre ces questions grâce à la comparaison des résultats numériques et expérimentaux.