Le accélérateurs de particules elles comptent parmi les machines les plus fascinantes et les plus complexes jamais construites par l’homme. Ils sont habitués à étudier le sujet dans ses composants les plus fondamentaux, en utilisant champs électriques et magnétiques, accélérer les particules les faisant entrer en collision. Mais ce ne sont pas seulement des outils pour recherche: ils ont applications concrètes également dans la médecine, l’industrie et l’art. Le Grand collisionneur de hadrons (LHC), présent à Le CERN à Genèveest l’anneau de stockage de particules le plus grand et le plus puissant en service aujourd’hui. Il est situé sous terre, dans un tunnel 27 km de circonférence. Ici, les protons sont accélérés à 99,999 % de la vitesse de la lumière, puis entrent en collision. Grâce au LHC, on a découvert le boson de Higgs, la particule qui donne de la masse à toutes les autres. Une telle découverte a conduit Peter Higgs et François Englert recevoir le Prix Nobel pour la physique en 2013.
Qu’est-ce qu’un accélérateur de particules et à quoi sert-il
Le accélérateurs de particules ce sont des appareils qu’ils utilisent champs électriques et magnétiques pour donner un « pousser » aux particules, les accélérant jusqu’à vitesse très proche de celle de la lumière. Une fois l’énergie souhaitée atteinte, les particules entrent en collision entre elles ou avec une cible. De ces collisions oui générer de nouvelles particulesqui nous disent à quoi ressemble l’univers à un niveau microscopique.
Comment fonctionnent les accélérateurs de particules
Les accélérateurs peuvent être leinaire si les particules se déplacent en ligne droite ou, comme c’est souvent le cas, sont ccirculaire. Dans ce dernier cas, les particules tournent à l’intérieur d’un anneau. Ici, des aimants dotés de champs magnétiques puissants entrent en jeu, qui courbent la trajectoire des particules et les maintiennent sur la « piste ». Pour faire fonctionner un accélérateur de particules, divers éléments et technologies sont nécessaires :
- de la particules chargées électriquement, comme les ions, les électrons ou les protons
- de la champs électriques pour accélérer initialement les particules
- de la magneti pour courber la trajectoire des particules et contrôler la forme et la position du faisceau
- un vide poussé pour empêcher les particules d’entrer en collision avec des molécules indésirables
- de la ssystèmes de radiofréquence qui donnent la « poussée » aux particules à chaque tour, pour reconstituer l’énergie perdue lors du voyage précédent.
- de la détecteurs pour « photographier » les collisions entre particules entre elles, sur un échantillon ou contre une cible.
Le tout est géré par un système informatique et des compétences transversales partagées par des équipes de scientifiques, physiciens et ingénieurs. Il existe également un type d’accélérateur de particules, appelé synchrotronqui génère des dieux à partir de l’accélération des électrons photons à haute énergieallant de l’infrarouge, en passant par le spectre visible jusqu’aux rayons X.
Applications des accélérateurs et des synchrotrons
Ces outils ont de nombreuses applications concrètes. Les accélérateurs sont utiles pour recherche en physique, comprendre ce qui se passe à partir de l’interaction entre les particulespour comprendre le naissance de l’universpour rechercher matière noire Et de nouvelles dimensions.
Les accélérateurs et les synchrotrons sont utilisés dans médecine, par exemple, pour la radiothérapie et pour la production de produits radiopharmaceutiques. Dans le’industrie ils sont utilisés pour analyser des matériaux et pour la stérilisation d’instruments médicaux et d’aliments. Dans le’art et archéologie ils sont utiles pour étudier les pigments, les trouvailles anciennes, les peintures sans les abîmer.
Les synchrotrons permettent une analyse extrêmement précise de la structure des matériaux l’électronique comme les semi-conducteurs et les batteries, contribuant au développement d’appareils plus efficaces et plus durables. Dans le domaine alimentairela lumière synchrotron est utilisée pour étudier la composition moléculaire des aliments, améliorer la conservation et garantir la qualité et la sécurité alimentaire des produits.
