PARTICULES ÉLÉMENTAIRESAccélérateurs de particules
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La nécessité d’énergie croissante
De 1930 à nos jours, l'énergie des accélérateurs destinés à la physique des particules a connu une croissance presque exponentielle. Après les synchrotrons à protons et à électrons des années 1950-1975, les collisionneurs, utilisant mieux l'énergie communiquée aux particules, permettent d'engendrer des objets quantiques de masses de plus en plus élevées. Dans un collisionneur, des particules de haute énergie groupées en bouffées denses circulant en sens inverse les unes des autres produisent, par leurs collisions, d'autres particules, souvent nombreuses, dont les physiciens cherchent à mesurer les caractéristiques à l'aide d'instruments de détection complexes. Des observations ainsi accumulées, ils peuvent déduire les propriétés des divers constituants de la matière.
Les collisionneurs circulaires provoquent des chocs soit proton-proton (ou proton-antiproton), soit électron-positron. Les premiers présentent l'avantage d'atteindre les énergies les plus élevées. Mais les protons et les antiprotons sont des objets composites : les collisions entre leurs entités « élémentaires », quarks ou gluons, ne mettent en jeu qu'une partie de l'énergie totale du choc. Cela complique et rend moins précise l'analyse des réactions produites. Dans les collisionneurs circulaires électron-positron, au contraire, les produits des collisions sont plus faciles à analyser. En revanche, électrons et positrons dissipent, en circulant dans les aimants de courbure, un intense rayonnement synchrotron, provoquant une consommation électrique excessive et coûteuse qui, pour un diamètre donné, limite l'énergie des particules.
En bref, les machines à protons servent à explorer à grands traits une large gamme d'énergie, les machines à électrons fournissant ensuite les moyens d'une analyse beaucoup plus fine des phénomènes ainsi identifiés.
Après la génération des collisionneurs électron-positron des années 1990-2000 (notamment le L.E.P. du Cern), qui ont permis une exploration détaillée du m [...]
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Écrit par :
- Michel CROZON : directeur de recherche émérite au C.N.R.S.
- Jean-Louis LACLARE : directeur de l'E.S.R.F. (European Synchroton Radiation Facility)
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Pour citer l’article
Michel CROZON, Jean-Louis LACLARE, « PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Accélérateurs de particules », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 22 septembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-accelerateurs-de-particules/