DÉTECTEURS DE PARTICULES
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Détecteurs de particules
L'histoire de la physique subatomique est intimement liée à l'évolution des détecteurs de particules. Ces appareils furent souvent inventés pour répondre à des exigences précises de la physique. Ils furent aussi, parfois, le fruit des retombées du progrès de la technologie. Les deux classes de phénomènes qu'ils permettent d'étudier sont les interactions des particules entre elles et leurs désintég […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-detecteurs-de-particules/#i_14834
ANTARES, télescope sous-marin à neutrinos
Antares, premier télescope sous-marin à neutrinos, est installé au large de La Seyne-sur-Mer (Var). Depuis juin 2008, les 12 lignes de détection d'Antares scrutent par 2 500 mètres de fond le passage de neutrinos d'origine cosmique. Couvrant une surface de 10 hectares, ce détecteur est un ensemble de mille photomultiplicateurs répartis sur 12 lignes verticales hautes de 350 mètres et espacées d'e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/antares-telescope-sous-marin-a-neutrinos/#i_14834
ASTROPARTICULES
Dans le chapitre « Les rayons cosmiques de très haute énergie » : […] Les rayons cosmiques font l'objet de mesures intensives depuis le milieu du xx e siècle et l'on sait que leur spectre en énergie diminue suivant une loi de puissance décroissante pour atteindre un flux de une particule par kilomètre carré et par siècle à l'énergie de 10 20 électronvolts. Des détecteurs au sol de grande surface observent les cascades de particules – appelées grandes gerbes – qui […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/astroparticules/#i_14834
CHARPAK GEORGES (1924-2010)
Physicien français, né le 1 er août 1924 à Dabrovica (Pologne), Georges Charpak fut lauréat du prix Nobel de physique 1992 pour ses travaux sur les détecteurs de particules élémentaires, notamment de la chambre proportionnelle multifils . La famille Charpak émigre à Paris en 1932. Ingénieur de l'École des mines de Paris en 1948, Georges Charpak est engagé au CNRS et entre au laboratoire de chimie […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/georges-charpak/#i_14834
DAVIS RAYMOND Jr. (1914-2006)
Physicien américain des particules élémentaires, prix Nobel de physique 2002 pour ses travaux pionniers dans la détection des neutrinos d'origine solaire. Né le 14 octobre 1914 à Washington (États-Unis), Raymond Davis Jr. a fait ses études supérieures à l'université du Maryland avant d'obtenir sa thèse en chimie physique à l'université Yale à New Haven (Connecticut) en 1942. Après quatre années de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/raymond-davis/#i_14834
DIAGRAPHIES, géophysique
Dans le chapitre « Indice hydrogène-neutron » : […] La formation est bombardée en continu avec des neutrons d'énergie incidente de l'ordre de 4 à 6 mégaélectronvolts émis par des sources spéciales à l'américium-béryllium ou au plutonium-béryllium ; l'américium ou le plutonium engendrent des particules α qui, par combinaison avec le béryllium, produisent du carbone 12 6 C et des neutrons. Ces neutrons, doués à l'origine d'une grande vitesse, entre […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/diagraphies-geophysique/#i_14834
GEIGER HANS WILHELM (1882-1945)
Physicien allemand qui a laissé son nom au compteur de particules utilisé couramment pour la détection de la radioactivité. Après des études à Munich et à Erlangen, Hans Wilhelm Geiger, né le 30 septembre 1882 à Neustadt (Allemagne), soutient sa thèse de doctorat en 1906 sur l'étude des décharges électriques dans les gaz. En 1907, il rejoint l'université de Manchester (Grande-Bretagne), où il coll […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hans-wilhelm-geiger/#i_14834
GLASER DONALD ARTHUR (1926-2013)
Né le 21 septembre 1926 à Cleveland (Ohio), Donald Arthur Glaser fit ses études au California Institute of Technology de Pasadena, où il soutint en 1949 sa thèse sur l'étude expérimentale des rayons cosmiques. Chercheur et enseignant à l'université du Michigan de 1949 à 1959, il y mit au point un nouvel outil de détection des particules – la chambre à bulles –, ce qui lui valut de recevoir le pri […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/donald-arthur-glaser/#i_14834
GREGORY BERNARD (1919-1977)
Bernard Gregory a particulièrement marqué de son influence le Conseil européen de la recherche nucléaire, le C.E.R.N. ; il en fut directeur général de 1966 à 1971. Directeur général du Centre national de la recherche scientifique (C.N.R.S.) de 1973 à 1976, puis délégué général à la Recherche scientifique et technique, il a eu une grande influence sur l'ensemble de la vie scientifique française. La […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/bernard-gregory/#i_14834
HIGGS BOSON DE
Dans le chapitre « Le L.H.C. et ses détecteurs » : […] Le L.H.C. (Large Hadron Collider, grand collisionneur hadronique) est un collisionneur de protons qui utilise la chaîne de pré-accélération de faisceaux et le tunnel du précédent collisionneur (L.E.P.) du Cern. L'énergie maximale prévue est de 7 téra-électronvolts (10 12 eV) par faisceau avec une luminosité de dix à cent fois supérieure à celle du Tevatron, le collisionneur américain en opératio […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/boson-de-higgs/#i_14834
HOFSTADTER ROBERT (1915-1990)
Né le 5 février 1915 à New York (États-Unis), Robert Hofstadter fit ses études à New York et à Princeton, où en 1938 il soutint sa thèse sur le spectre infrarouge des molécules organiques simples et l'élucidation de la structure de la liaison hydrogène dans ces molécules. Assistant-professeur à l'université de Princeton, il participa au développement des compteurs à scintillation, en particulier c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/robert-hofstadter/#i_14834
KOSHIBA MASATOSHI (1926- )
Physicien des particules élémentaires, prix Nobel de physique 2002 (co-lauréat avec Riccardo Giacconi et Raymond Davis) pour sa contribution essentielle à la compréhension des neutrinos d'origine cosmique. Né le 19 septembre 1926 à Toyohashi, près de Nagoya, au Japon, Masatoshi Koshiba commence ses études supérieures à l'université de Tōkyō et les poursuit de 1951 à 1955 à l'université de Rochest […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/koshiba/#i_14834
LEPRINCE-RINGUET LOUIS (1901-2000)
Physicien français ayant consacré sa vie à la physique nucléaire. Après des études à l'École polytechnique, Louis Leprince-Ringuet – né en 1901 à Alès – entre à l'école des télécommunications, puis intègre en 1925 les P.T.T. où il s'occupe de câbles sous-marins. En 1929, il commence une carrière scientifique, travaillant avec Maurice de Broglie sur les rayons X. Mais, très vite, il s'intéresse au […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/louis-leprince-ringuet/#i_14834
L.H.C. (Large Hadron Collider)
Le LHC (Large Hadron Collider) ou grand collisionneur de hadrons est l’accélérateur de particules le plus puissant au monde. Il est situé dans un tunnel circulaire de 27 kilomètres de circonférence à une centaine de mètres sous terre, près de Genève, à la frontière franco-suisse. Il a pour fonction d’accélérer essentiellement des protons (éléments de la famille des hadrons, qui constituent avec l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/large-hadron-collider/#i_14834
NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Isotopes
Dans le chapitre « Production et détection des isotopes artificiels » : […] Par opposition avec les isotopes « naturels » qu'on peut trouver sur la Terre, on appelle « artificiels » les isotopes radioactifs (radio-isotopes) que l'on ne peut obtenir que par réactions nucléaires. Remarquons que ces isotopes peuvent également exister dans la nature, au sein des étoiles, comme les observations spectrales l'ont établi pour l'élément technétium, et que leur période de désinté […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-isotopes/#i_14834
NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Faisceaux d'ions lourds
Dans le chapitre « La fusion incomplète des noyaux, un modèle d'étude de la matière nucléaire condensée » : […] Si l'on progresse dans le degré de violence de la collision, des bouleversements importants sont observés. Il se produit un véritable courant d'échange de nucléons qui modifie profondément les deux partenaires (fig. 1 ). En apparence, tout se passe comme si les deux noyaux « collaient » l'un à l'autre pour un temps. L'ensemble encore très déformé tourne avec une vitesse d'autant plus grande que l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-faisceaux-d-ions-lourds/#i_14834
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux
Dans le chapitre « Les détecteurs » : […] Les détecteurs UA 1 et UA 2 ont permis de découvrir le W et le Z en 1983. Le principe de base d'un détecteur de particules n'a que peu évolué avec le temps. Il s'agit de visualiser le passage d'une particule par un phénomène macroscopique amplifié qui a sa source dans l'ionisation (formation d'ions chargés) du milieu traversé par une particule chargée. Les particules neutres sont détectées par l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-caracteres-generaux/#i_14834
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions
Dans le chapitre « Détection des neutrinos stellaires et cosmiques » : […] La très grande transparence de la matière aux neutrinos, résultant de leur extrême pouvoir de pénétration, en ferait, si on savait les détecter de manière significative, des sondes particulièrement intéressantes des processus solaires ou cosmiques relatifs à des régions généralement opaques aux rayonnements lumineux, X ou γ. En effet, la plupart de ces processus s'accompagnent d'une émission cons […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_14834
PHYSIQUE - Physique et informatique
Dans le chapitre « Physique subatomique » : […] La branche de la physique qui consomme la plus grande puissance de calcul est probablement la simulation de la chromodynamique quantique. Cette théorie est censée décrire comment les quarks et les gluons se lient pour former les particules qui interagissent fortement et qu'on observe dans les accélérateurs. Pour modéliser la chromodynamique quantique sur ordinateur, il faut d'abord discrétiser l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-physique-et-informatique/#i_14834
PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2015
Le physicien japonais Takaaki Kajita (né en 1959) et le physicien canadien Arthur B. McDonald (né en 1943) se partagent le prix Nobel de physique 2015 pour leurs contributions essentielles à la compréhension des propriétés des neutrinos, par deux expériences qui ont établi le phénomène appelé « oscillation des neutrinos ». Les neutrinos sont les plus discrètes des particules élémentaires car le […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2015/#i_14834
RADIOACTIVITÉ EXOTIQUE ou RADIOACTIVITÉ PAR IONS LOURDS
Dans le chapitre « Les différentes étapes de la découverte de l'émission d'agrégats » : […] L'expérience qui a permis à Rose et Jones de découvrir ce nouveau mode de désintégration par émission de carbone 14 n'a fait appel à aucune instrumentation lourde. Ces chercheurs ont décidé de mesurer avec un compteur, dit compteur télescope, les particules de haute énergie qui pourraient accompagner la désintégration de l'actinium 227, produit de filiation de l'uranium 235 naturel. Dans ce compt […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/radioactivite-exotique-radioactivite-par-ions-lourds/#i_14834
RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons X cosmiques
Dans le chapitre « Évolution des techniques de détection » : […] Les premières observations astronomiques dans le domaine des rayons X ont été réalisées avec des télescopes extrêmement sommaires. Ces instruments comprenaient un détecteur de photons, du type compteur proportionnel, permettant de mesurer l'énergie de chaque photon détecté avec une précision relative de l'ordre de 20 à 40 p. 100. L'effet directionnel indispensable à toute étude astronomique était […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-cosmique-rayons-x-cosmiques/#i_14834
RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons gamma cosmiques
Dans le chapitre « Les techniques d'observation des rayons gamma cosmiques » : […] La détection des rayons gamma cosmiques passe par leur interaction avec les atomes du milieu détecteur. Un photon gamma de très basse énergie (moins de 0,2 MeV) y est le plus souvent absorbé ( effet photoélectrique ), avec émission d'un électron emportant l'essentiel de son énergie. Un photon un peu plus énergétique (de 0,2 à 5 MeV) est plutôt diffusé, avec changement d'énergie ( effet Compton ) e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-cosmique-rayons-gamma-cosmiques/#i_14834
RAYONS X
Dans le chapitre « La spectrographie X » : […] L'application fondamentale des spectres caractéristiques des différents atomes est la détermination des niveaux d'énergie des électrons. Dans ce cas aussi, il existe des applications plus pratiques qui sont actuellement fort répandues. L'intérêt de la spectrographie X tient à ce que les différents atomes de l'émetteur sont caractérisés séparément les uns des autres. Le spectre observé est, avec un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayons-x/#i_14834
REINES FREDERICK (1918-1998)
Né à Paterson (New Jersey) le 16 mars 1918, Frederick Reines est le fils d'émigrés russes. Après des études à l'institut de technologie Steven, puis à l'université de New York où il soutint sa thèse en physique nucléaire théorique en 1944, il rejoignit le groupe théorique du projet Manhattan à Los Alamos. Il resta quinze ans dans ce laboratoire et y étudia de nombreux effets des explosions nucléai […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/frederick-reines/#i_14834
SEMI-CONDUCTEURS
Dans le chapitre « Autres applications » : […] Parmi les autres applications importantes des semi-conducteurs, et sans prétendre être exhaustif, citons les détecteurs de particules nucléaires et les générateurs d'hyperfréquences. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/semiconducteurs/#i_14834
SPECTROMÉTRIE DE MASSE
Dans le chapitre « Détecteurs » : […] La détection des ions est fondée sur la multiplication d'électrons secondaires. Lorsque les ions énergétiques rencontrent un solide, il y a émission de plusieurs électrons de faible énergie cinétique (conversion ion-électrons). Ceux-ci, à leur tour, une fois accélérés par un champ électrique, produisent des électrons secondaires par choc sur une électrode appelée dynode. Cet effet multiplicatif e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectrometrie-de-masse/#i_14834
TCHERENKOV EFFET
Dans le chapitre « Détecteurs Tcherenkov » : […] Pour une particule chargée de haute énergie, la mesure de la vitesse relative β , associée à une mesure de sa rigidité magnétique ou impulsion p , fournit pratiquement le seul moyen de connaître la masse de la particule et de l'identifier. La masse au repos M se déduit en effet de la relation : Ces mesures exigent la détermination de β avec une erreur relative de l'ordre de 10 −2 à 10 −6 . Actue […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-tcherenkov/#i_14834
WILSON CHARLES THOMSON REES (1869-1959)
Né le 14 février 1869 à Glencorse, près d'Édimbourg (Écosse), dans une famille de fermiers, Charles Thomson Rees Wilson devint orphelin à l'âge de quatre ans. Il fit ses études à Manchester grâce à la générosité d'un demi-frère qui avait fait fortune à Calcutta. Il se destinait à la médecine. Cependant, admis en 1888 à l'université de Cambridge, il opta pour les sciences physiques. Dès 1895, Wilso […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/charles-thomson-rees-wilson/#i_14834
Coupe du détecteur Atlas
Ce détecteur (44 mètres de longueur, 22 mètres de diamètre pour un poids de 7 000 tonnes) est l'un des deux appareils en construction au Cern qui devraient permettre de mettre expérimentalement en évidence le boson de Higgs Les petites silhouettes donnent une idée de la taille gigantesque de...
Crédits : CERN
Détecteurs de particules
Mise en place de détecteurs de particules au Cern, à Genève
Crédits : CERN
Détection de particules élémentaires, G. Charpak
George Charpak, Prix Nobel de physique 1992 pour sa chambre proportionnelle multifils (appelée aussi chambre de Charpak), nous parle dans un entretien de la physique des particules et explicite quelques notions clés liées à ce domaine dont il est spécialiste : Qu'est-ce qu'une particule ?...
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Détection des radioactivités exotiques en ligne auprès du synchrotron du Cern
Détection des radioactivités exotiques en ligne auprès du synchrotron du Cern L'interaction d'un faisceau de protons très énergétiques avec une cible de carbure de thorium provoque la rupture de ce noyau en fragments de masse différente Ces ions accélérés sont triés magnétiquement par...
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Physique des particules
Distinguer les constituants de la matière n'est pas facile Pour étudier ces particules dites élémentaires, on a besoin d'accélérateurs et d'ensembles de détection souvent gigantesques, comme ceux qui sont développés au Cern En effet, les microscopes les plus puissants ne permettent pas...
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Représentation schématique de la détection d'une gerbe atmosphérique d'ultra-haute énergie par le détecteur hybride Auger
Représentation schématique de la détection d'une gerbe atmosphérique d'ultra-haute énergie par le détecteur hybride Auger Le détecteur «œil de mouche» capte par nuit sombre la lumière de fluorescence émise dans l'atmosphère par la gerbe géante au moyen d'une mosaïque de...
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Scintillateur liquide du détecteur KamLand
Le scintillateur liquide du détecteur KamLand est un gigantesque ballon de 13 mètres de diamètre, rempli quand il est opérationnel de 1 000 tonnes d'huile minérale et contenant 1 879 tubes photomultiplicateurs aptes à mesurer l'énergie des photons qui le traversent
Crédits : Stanford University
Signature du boson de Higgs
Cette représentation d'une collision de deux protons du LHC est générée par un programme informatique à partir de la totalité des données enregistrées par les multiples appareils constituant l'ensemble de détection Atlas Les deux protons initiaux ont des trajectoires perpendiculaires au...
Crédits : CERN
Chambre à étincelles : fonctionnement
Schéma de fonctionnement d'une chambre à étincelles
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Circuit d'entrée d'une jonction de semi-conducteur
Circuit d'entrée d'une jonction p-n de semi-conducteur
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Détecteur au silicium
Coupe d'un détecteur au silicium avec des bandes de lecture
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Détecteurs à remplissage gazeux
Quelques détecteurs à remplissage gazeux
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Effet Tcherenkov
Construction permettant d'obtenir la relation fondamentale de l'effet Tcherenkov
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Électrons et ions
Détection des électrons et des ions libérés par les réactions avec les milieux détecteurs
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Photons différés
Détection des photons différés produits dans des milieux scintillateurs
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Photons émis par interaction cohérente
Détection des photons émis par interaction cohérente avec les milieux détecteurs
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Spectre excité par des électrons dans un gaz libre
Spectre excité par des électrons en mouvement dans quelques gaz rares
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Vitesse de dérive des électrons
Vitesse de dérive des électrons dans différents gaz en fonction du champ électrique
Crédits : Encyclopædia Universalis France