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accélérateurs de particules - physique.

Publié le 24/04/2013

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accélérateurs de particules - physique. 1 PRÉSENTATION accélérateurs de particules, appareils utilisés pour accélérer des particules élémentaires chargées, afin de les amener à une énergie cinétique élevée. Les accélérateurs de particules sont les appareils les plus volumineux et les plus coûteux de ceux qui sont utilisés par les physiciens. Ils sont tous constitués de trois parties : une source de particules élémentaires, un tube placé sous un vide partiel, dans lequel les particules peuvent se déplacer librement et des dispositifs d'accélération des particules. 2 ACCÉLÉRATEURS ÉLECTROSTATIQUES Des particules chargées peuvent être accélérées par un champ électrostatique. Par exemple, c'est en plaçant des électrodes ayant une différence de potentiel élevée à chaque extrémité d'un tube sous vide, que les scientifiques britanniques John D. Cockcroft et Ernest Walton ont pu accélérer des protons à 250 000 eV (électronvolts). L'accélérateur de type Van de Graaff est un accélérateur électrostatique qui a été mis au point au début des années 1930 par le physicien américain Robert Jemison Van de Graaff : un potentiel est établi entre deux électrodes par transport de charges sur un système en mouvement. Les accélérateurs Van de Graaff modernes peuvent accélérer des particules jusqu'à des énergies de 15 MeV (15 millions de eV). 3 ACCÉLÉRATEURS LINÉAIRES L'accélérateur linéaire fut conçu à la fin des années 1920. Un champ électrique alternatif accélère les particules en leur communiquant un mouvement rectiligne. Les particules traversent une série de tubes métalliques creux dans un cylindre sous vide. Les particules se déplacent en groupes. Chaque paquet est soumis à une impulsion lorsqu'il passe d'un tube à l'autre. Théoriquement, on peut construire un accélérateur linéaire d'énergie quelconque. Le plus grand accélérateur linéaire à électrons du<...
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« 4.4 Collisionneurs à anneaux de stockage Un collisionneur est constitué d'un accélérateur et d'un anneau de stockage.

Cette association permet de provoquer des collisions entre des particules d'énergies supérieuresà celles que l'on accélère de façon classique.

Ce collisionneur produit des particules accélérées sur une cible fixe, alors qu'un collisionneur accélère deux groupes departicules dans l'anneau de stockage, qui entrent ensuite en collision frontale.

Le collisionneur du Cern, le LEP, utilise un anneau de stockage.

Comme les électrons et lespositrons ont des charges électriques opposées, ils peuvent être stockés dans le même anneau en circulant dans des directions opposées.

Lorsque l'on veut faire entrer encollision des particules de même charge, celles-ci doivent être stockées dans des anneaux séparés.

En 1987, le laboratoire Fermilab a transformé son synchrotron enanneau de stockage pour collisions et a installé un détecteur à trois étages afin d'étudier les produits issus des collisions frontales entre les particules. Si puissants que soient les dispositifs à collisions actuels, les physiciens souhaitent davantage de puissance pour pouvoir vérifier leurs théories.

La construction d'anneauxplus longs est malheureusement très coûteuse.

Le grand collisionneur de hadrons du Cern (LHC) est conçu pour partager le tunnel de 27 km qu'utilise le LEP.

En 1988, lesÉtats-Unis conçurent les plans pour la construction du Super Collisionneur à Supraconducteur (SSC), près de Waxahatchie, au Texas.

Le SSC devait être un collisionneuravec un anneau de stockage de 87 km.

Cependant, l'énorme coût prévu par cet accélérateur provoqua l'arrêt de sa construction en 1993. 5 APPLICATIONS Les accélérateurs sont utilisés pour explorer les noyaux atomiques, ce qui permet aux spécialistes de chimie nucléaire d'expliquer la structure et le comportement de lamatière.

Les équipements dépassant 1 GeV sont utilisés pour étudier les particules fondamentales des noyaux.

Plusieurs centaines de ces particules ont été identifiées.

Lesphysiciens espèrent découvrir des règles ou des principes qui permettront d'établir l'ordre d'arrangement des particules subnucléaires.

Disposer de telles règles serait aussiutile pour la physique nucléaire que le tableau périodique l'est pour la chimie.

Les collisionneurs permettent aux scientifiques de provoquer de violentes collisions entre lesparticules et de s'approcher ainsi de l'état de l'Univers lors de sa naissance. Voir aussi Particules, détecteurs de. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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