Accélérateurdansparticules est une machine capable d'accélérer des protons, des électrons ou des atomes chargés, en les confinant dans des faisceaux étroits, avec des vitesses proches de la vitesse de la lumière, grâce à l'application d'intenses champs électriques et magnétique. Les accélérateurs de particules sont utilisés pour la recherche scientifique ainsi que pour la production de rayonnement synchrotron.
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Comment fonctionne un accélérateur de particules ?
Accélérateurs de particules utiliser des champs électriques pour accélérer les particules sous forme de protons et d'électrons à travers un grand différence de potentiel. La trajectoire de ces particules est contrôlée par un champ magnétique externe intense, chargé de focaliser le faisceau de particules, le rendant de plus en plus étroit.
LES énergie cinétique de particules se déplaçant à l'intérieur des accélérateurs est mesurée dans une unité non conventionnelle, la électron-volt (eV). Cette unité équivaut à la quantité d'énergie stockée dans un électron lorsqu'il est soumis à un potentiel électrique de 1 V. Un électron-volt équivaut à environ 1,6.10-19 J, et, dans les accélérateurs de particules modernes, il est possible d'atteindre collisionsentre les particules dont l'énergie est proche de 7 TeV (7,1012 eV). Pour atteindre une si grande quantité d'énergie, les protons et les électrons sont accélérés à plus de 99% de la vitesse de la lumière.
Les accélérateurs de particules les plus simples sont les générateur de van der graaf C'est le Tube à rayons cathodiques (utilisé sur les téléviseurs à tube cathodique, également appelés téléviseurs à tube), les deux accélérateurs linéaire et électrostatique. Linéaire pourquoi faire charges électriques gagner de la vitesse le long d'un chemin rectiligne, et l'électrostatique en fonctionnant avec des champsélectriqueconstantes, c'est-à-dire qu'ils ne varient pas dans le temps.
Les accélérateurs de particules modernes comportent des accélérateurs linéaires et circulaires. Un exemple d'accélérateurs modernes est le LHC (Grand collisionneur de hadrons). Au LHC, des protons sont injectés dans un accélérateur linéaire, puis ce faisceau de protons est dirigé vers une séquence d'anneaux. Dans ces anneaux, le faisceau de protons est de plus en plus collimaté par des champs magnétiques et accéléré par des champs électriques dynamiques.
A quoi sert un accélérateur de particules ?
Les accélérateurs de particules ont de nombreuses utilisations, dont la plus courante est celle qui cherche à « visualiser » des sous-particules extrêmement énergétiques, comme le quarks et le bosons de Higgs. Ces particules ne peuvent être observées que pendant de très brefs instants, lorsque deux atomes se déplaçant à des vitesses très proches de la vitesse de la lumière entrent en collision frontale.
Accélérateurs de particules servent également à produire un rayonnement synchrotron.. Le rayonnement synchroton est le nom donné à ondes électromagnétiques émis par des particules se déplaçant dans l'anneau circulaire d'un accélérateur de particules. Le rayonnement est émis par des particules accélérées, ainsi certains accélérateurs de particules peut produire différentes "lignes de lumière" — rayons X, rayons gamma et toutes les fréquences souhaitées. Ces rayonnements sont utilisés pour les usages les plus divers: analyse structurale de matériaux, traitements oncologiques, examens d'images, etc.
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Où sont les accélérateurs de particules ?
La plupart des accélérateurs de particules se trouvent dans les universités et les centres de recherche du monde entier. Il y a actuellement environ 30 mille accélérateurs de particules en fonctionnement.
Accélérateurs de particules au Brésil
Le Brésil possède de grands accélérateurs de particules dans le Laboratoire national de lumière synchroton (LNLS), parmi eux se distingue le Sirius, l'une des sources lumineuses synchrotons de 4ème génération les plus modernes au Brésil et dans le monde. Le nouvel accélérateur de particules est en cours de mise en œuvre et servira à plusieurs fins, telles que la recherche académique liée à l'énergie, l'environnement, la défense, l'industrie, la santé, etc.
L'accélérateur Sirius sera capable de produire des lignes de lumière des milliards de fois plus intenses que celles produites par le UVX, ouvert en 1997 et fermé en 2019. De cette façon, de nouvelles recherches peuvent être menées, stimuler le développement de la science nationale.
Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-acelerador-particulas.htm
