SYNCHROTRON RAYONNEMENT

Toute particule chargée soumise à une accélération émet des ondes électromagnétiques. L'émission de ce rayonnement ainsi émis s'appelle rayonnement de freinage magnétique ou, plus communément, encore, rayonnement synchrotron. Il a été observé pour la première fois en avril 1947 par Herb Pollock et Robert Langmuir sur le synchotron de 70 millions d'électronvolts qu'ils avaient construit au laboratoire de recherche de la General Electric à Shenectady (New York).

Cet effet est à la base des communications « sans fil », puisque les ondes sont émises par des électrons qui oscillent le long des antennes. Les propriétés de cette émission se calculent exactement avec les équations de l'électrodynamique classique pour une charge se déplaçant à très grande vitesse. Elles montrent que les propriétés géométriques et spatiales de la lumière émise (photons) ne dépendent que de l'énergie de la particule, de sa masse et du champ d'accélération dans lequel elle se déplace. Seules des particules légères, c'est-à-dire des électrons ou leurs antiparticules (positons), peuvent subir des accélérations suffisantes.

Grâce à ses caractéristiques très spécifiques, le rayonnement synchrotron, initialement considéré comme parasite, est devenu un outil irremplaçable pour sonder la matière. En effet, sa grande étendue spectrale (de l'infrarouge aux rayons X durs), sa cohérence partielle, couplée à une brillance exceptionnelle, en font un instrument indispensable dans de nombreux domaines – physique, chimie, biologie, mais aussi environnement, géosciences, patrimoine, science des matériaux, etc. –, que ce soit pour des recherches à caractère fondamental ou bien appliqué. L'engouement rencontré pour ce type de source se traduit par la prolifération de ces installations au niveau mondial (environ une centaine sont aujourd'hui opérationnelles ou en cours de construction).

Les origines

Le principe du rayonnement qu'émet un électron en mouvement apparaît pour la première fois dan [...]

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Brillance du rayonnement synchrotron

Brillance du rayonnement synchrotron
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Émission synchrotron d'un électron accéléré

Émission synchrotron d'un électron accéléré
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Écrit par :

  • : directeur scientifique chez Pechiney, Paris
  • : directrice adjointe, division sources, synchrotron SOLEIL
  • : directeur scientifique adjoint, division expériences, synchrotron SOLEIL
  • : directeur de l'European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble

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Pour citer l’article

Yves FARGE, Marie-Paule LEVEL, Paul MORIN, Yves PETROFF, « SYNCHROTRON RAYONNEMENT », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 février 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-synchrotron/