comment introduit-on des particules dans un accélérateur ?

[nayx]

Bonjour,

C'est une question que je me pose depuis pas mal de temps et en fait elle en appelle plusieurs...
J'essaie de suivre (en gros) les travaux effectués au LHC, et par pure curiosité je me demandais comment les scientifiques s'y prennent pour délicatement envoyer à des vitesses dingues de tout petits morceaux de matière dans les collisioneurs avec leurs petites mains potelées...

- est-ce que les collisioneurs sont des "tubes" donc creux ?
- comment on réduit la matière à ses états les plus élémentaires ?
- comment après on "introduit" ces particules dedans ? On ouvre un tiroir on met un morceau de patate dedans on ferme et hop c'est parti ?

Si mes questions ont un sens et que des personnes pouvaient y répondre je serai curieux de savoir... Il faudrait bien sur ne pas rentrer dans le détail des calculs car je n'y entendrais rien.
Y-a t'il une possiblité de me faire comprendre le truc assez simplement svp ?

Cordialement.
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[LPFR]

Bonjour.
Oui, tout se passe dans le vide. Et dans un vide "extrêmement vide". De l'ordre d'un million de milliards de fois plus "vide" que l'air que nous respirons.

Les seules particules que l'on sait accélérer sont des particules chargées. Il faut donc commencer par fabriquer des ions (des atomes auxquels manque un ou plusieurs électrons (ou qui en ont en trop)).
On commence par fabriquer des électrons que l'on accélère comme dans un tube de télévision classique. On envoi ces électrons accélérés par un champ électrique sur un gaz d'atomes de la substance dont on veut faire des ions. Les électrons arrachent des électrons aux atomes et les transforment en ions (chargés électriquement).
Maintenant, avec des champs électriques on accélère ces ions et, avec des champs magnétiques, on les dévie en cas de besoin. Une fois que ces ions on atteint une vitesse (et énergie suffisante) on peut les "décoiffer" des électrons qui leur restent en leur faisant traverser une feuille de graphite. Il ne reste que le noyau atomique. Ces noyaux atomiques (qui peuvent être des "simples" protons si on était parti avec de hydrogène) peuvent être injectés dans l'accélérateur final ou utilisés pour fabriquer d'autres particules, en les utilisant pour bombarder des cibles adéquates. Ces autres particules générées par le bombardement (muons, antiprotons, etc.) sont à leur tour accélérés avant de les injecter dans l'accélérateur final.
Au revoir.

[doul11]

bonjour,

- est-ce que les collisioneurs sont des "tubes" donc creux ?

oui, c'est un tube creux, vous pouvez voir "la tuyauterie" du lhc sur ces photos : http://www.boston.com/bigpicture/200..._collider.html et http://www.jjkphoto.ch/photo_cern.htm

en complément des des informations de LPFR, vous pouvez regarder la page wiki : Les injecteurs du LHC

[nayx]

tout d'abord merci pour vos réponses rapides et claires !

Pour préciser mon "niveau" j''ai eu mon bac S et j'ai donc appris à comprendre l'exercice basique ( et classique) du spectrographe de masse.
L'accélération, déviation et collision de particules chargées c'est à peu près OK du coup. Ceci dit merci beaucoup pour les précisions détaillées (comme les feuilles de graphite par exemple, ou les photos du "tube" du LHC) c'est très plaisant.

Mais en fait celà ne répond pas vraiment à mon interrogation de base (qui est peut-etre trop basique justement pour que vous y voyiiez l'importance de le décrire et donc passiez directement à la suite ?) donc je tente de reformuler :
Comment un gars lambda prend entre ses mains (ses pinces à épiler, éprouvettes... ?) un ion (donc ) et le met tranquillement dans le tube de l'accélérateur, au départ ?
En fait j'ai du mal à m'imaginer ça comme un système pneumatique par exemple, comme si on mettait un message dans un cylindre et hop dans le tuyau et hop ça part ailleurs grace à l'air comprimé du réseau.
Ca peut paraitre dérisoire mais c'est rZellement le détail de cette opération la qui m'intéresse...

(désolé si la présentation du texte est affreuse je rejoins le forum FSG depuis un téléphone et ce en Nouvelle-Calédonie...)

[A voir en vidéo sur Futura]

[doul11]

Comment un gars lambda prend entre ses mains (ses pinces à épiler, éprouvettes... ?)

la réponse est dans la message de LPFR, c'est avec des "pinces a épiler" qui sont en fait des champs électrique et magnétiques que l'on arrive a créer, manipuler et accélérer des particules, tout ça ce passe avec des matériaux très pur et dans des chambres a vide.

parmi les exemples les plus simples de "petit accélérateurs" : Tube de Crookes et Tube à rayons X

[nayx]

c'est avec des "pinces a épiler" qui sont en fait des champs électrique et magnétiques que l'on arrive a créer

C'est cette partie la qui m'intéresse, je retiens le teme "créer" surtout..
J'ai bien lu vos liens et vous en remercie.

Donc les particules seraient créées directement dnas l'accélérateur ? On "introduit" rien dedans comme matière ?
Comment ces particules sont créées ? Il faut bien qqchose, de la matière, cela ne vient pas ex nihilo des champs magnétiques ces ions non ?
les articles wiki parlent d'exciter un gaz résiduel, donc c'est à partir de ce vide pas vraiment tout à fait vide que l'on "crée" des particules ?

[doul11]

je ne voulais pas dire crée a partir de rien, je sous-entend crée des ions a partir d'un matériau.

[LPFR]

Re.
Prenons un exemple plus précis. On crée dans une enceinte vide un faisceau d'électrons. On introduit dans cette même enceinte du gaz (mettons de l'hydrogène). Les électrons ionisent une partie du gaz. Ces ions positifs sont accélères par un champ électrique qui les dirige vers une sortie. On élimine ceux qui ne passent pas par un petit trou. Ceux qui y passent forment un faisceau d'ions qui est accélérée encore par des champs électriques et focalisé. Ce faisceau est dirigé par des champs électriques et magnétiques vers un anneau d'accélération et découpé en "paquets".
Plusieurs fois par seconde, exactement au bon moment et au bon endroit, on applique un champ électrique qui sort un paquet de l'anneau et le dirige vers un autre anneau (peut-être le définitif) ou une autre impulsion de champ électrique le remet sur la bonne orbite.
Ce sont ces paquets qui vont entrer en collision avec les autres introduits dans la direction contraire. Ce n'est pas "une" particule qui va rentrer en collision avec "une" autre particule. Mais une ou des particules d'un paquet qui vont cogner sur autres du paquet venant en sens inverse. Et tout cela au petit bonheur. On ne peut pas diriger une particule contre une autre. Mais en diminuant les dimensions de chaque paquet la concentration des particules augmente et on arrive à avoir des collisions, plus ou moins fréquentes.
A+

[nayx]

hé bien merci
J'ai ma réponse : on injecte un gaz.
Je comprend que ma question puisse paraitre dérisoire mais jamais un prof de physique nous avait dit "comment" on se retrouvait avec des particules DANS le tube.
LPFR vous avez devancé ma question suivante en précisant ce qu'est un paquet, et comment on les obtient.

C'est maintenant bien plus concret pour moi.
Merci encore et bonne journée à vous.

J'espère quue ce LHC apportera de belles précisions sur la redécouverte du modèle standard, et qu'encore mieux il nous conduira à des découvertes insoupçonnées !

[vpharmaco]

Au passage, merci doul11 pour les liens. Meme si la physique et moi font deux, ces photos sont magnifiques.

[178m2Hf]

Bonsoir

La matière est déjà présente dans les tubes, on ajoute rien, on "enlève" plutôt ce qui nous intéresse pas, un peu comme si on cherchait une bille dans un sceau de farine, de perles, de riz et d'autre choses., pour voir la bille, il faut commencer par "vider" un peu le sceau.

Le but étant de mettre en avant ce que cherche afin de pourvoir tout observer dans un cadre "optimal".

cordialement.