I. Quels étaient les intérêts d’inventer un accélérateur de particules ? Qui en étaient le(s) inventeur(s) ?

 Qui  étai(en)t l’/les inventeur(s) de l’accélérateur ?
 Dans quel but l’a t’on inventé ?


 Qui  étai(en)t le(s) inventeur(s) de l’accélérateur ?

 Ernest Rutherford (1871-1937) et  Frederick Soddy (1877-1956) furent les deux scientifiques à l’origine de l’idée d’accélérer des  particules.
 En effet, leur idée était  de concasser des atomes afin de créer des isotopes radioactifs (atome ayant gagné ou perdu un électron et  pouvant s’auto-désintégrer : c’est la radioactivité). Pour cela, il faut bombarder les atomes avec des particules hautement  énergétiques qui se déplacent à très grande vitesse…. Il fallait donc disposer de telles particules…
 En Angleterre, John Cockcroft; Ernest Walton et William Crookes, imaginèrent le premier accélérateur de particules en 1928 et le créèrent en 1932,  c’était alors un montage compliqué disposant de redresseurs et de condensateurs .Mais l’idée était de doter les particules de «  petites poussées » pour les accélérer
 Ernest Orlando Lawrence (1901-1958) eu alors l’idée, en 1931  de faire passer les particules plusieurs fois dans un même champ  électrique en les faisant tourner en rond  grâce à un champ magnétique
 Le cyclotron était né….
Fonctionnement :
Le LHC, l’accélérateur de particules le plus grand et le plus puissant du monde, est le dernier maillon du complexe d’accélérateurs du CERN. Il consiste en un anneau de 27 km de circonférence formé d’aimants supraconducteurs et de structures accélératrices qui augmentent l’énergie des particules qui y circulent. À l’intérieur de l’accélérateur, deux faisceaux de particules circulent à des énergies très élevées et à une vitesse proche de celle de la lumière avant de rentrer en collision l’un avec l’autre. Les faisceaux circulent en sens opposé, dans des tubes distincts placés sous un vide très poussé (ultravide). Ils sont guidés le long de l’anneau de l’accélérateur par un puissant champ magnétique, généré par des électroaimants supraconducteurs. Ces derniers sont composés de bobines d’un câble électrique spécial fonctionnant à l'état supraconducteur, c’est-à-dire conduisant l’électricité sans résistance ni perte d’énergie. Pour cela, les aimants doivent être refroidis à -271°C, une température plus froide que celle de l’espace intersidéral. C’est la raison pour laquelle une grande partie de l’accélérateur est reliée à un système de distribution d’hélium liquide qui refroidit les aimants ainsi que d’autres systèmes annexes.

Des milliers d’aimants de types et de tailles différents sont utilisés pour diriger les faisceaux le long de l’accélérateur. Parmi eux, les aimants principaux, dont 1234 aimants dipolaires de 15 m de long utilisés pour courber la trajectoire des faisceaux, et 392 aimants quadripolaires de 5 à 7 m de long qui concentrent les faisceaux. Juste avant la collision, un autre type d’aimant est utilisé pour “coller” les particules les unes aux autres, de façon à augmenter les probabilités d’une collision. Ces particules sont si minuscules que les faire entrer en collision revient à lancer deux aiguilles éloignés de 10 km, l’une contre l’autre !

Tous les systèmes de contrôle de l’accélérateur et de leur infrastructure technique sont regroupés au Centre de contrôle du CERN. C’est depuis ce Centre que seront déclenchées les collisions des faisceaux au centre des détecteurs de particules.

Les équipements de base du LHC sont l'accélérateur linéaire, le booster et l'anneau de stockage, dans lequel est produit le rayonnement synchrotron.
Un faisceau d'électrons fin comme un cheveu est d'abord accéléré dans un accélérateur linéaire (1), un Linac de 27 mètres où il atteint la vitesse de la lumière.

Après cette première accélération, le faisceau d'électrons est dirigé vers un deuxième injecteur appelé booster (2) qui porte leur énergie et la valeur de fonctionnement du LHC soit 2,75 GeV.

Ayant atteint 2,75 GeV grace aux deux accélérateurs, le faisceau d'électrons tourne dans l'anneau de stockage, où sont installés différents dispositifs magnétiques : les aimants de courbure (4) dans les sections courbes, les quadruples et sextuples (5), les wigglers et les onduleurs (6) dans les sections droites. A chaque passage dans les dispositifs magnétiques, les électrons sont accélérés et perdent de l'énergie sous forme d'une lumiére particulière appelée le rayonnement synchrotron.

L'énergie perdue par les électrons en émettant le rayonnement synchrotron est compensée par une ou plusieurs cavités radiofréquence RF (non représentées sur la figure).

Le rayonnement synchrotron, produit dans les aimants de courbures et les éléments d'insertion (onduleurs et Wiggler), est dirigé par des systèmes optiques vers les stations expérimentales; représentées par des lignes de lumière (7), pour ètre projeté sur une cible.

L'électron-volt (unitée d'energie)

En physique des particules, une unité d'énergie est souvent utilisée: l'électron-volt (eV).

1 eV = 1.6 10^-19 Joules

• Une lampe de 60 Watts utilise 60 joules par seconde d'énergie électrique pour vous éclairer.
• 1 GeV = 1 milliards d'électrons-volts
• Un moustique en vol (0.01 g) est compose d'environ 3 10¹⁹ atomes et a besoin, pour grimper d'un mètre, d'environ 0.0001 Joule, soit environ 30 millionième d'électron-volt par atome de moustique.

                                                                                                                                                                             

Nous avons fait une expérience pour expliquer la déviation des particules par un champ magnétique.