Accélérateur de particules et collisionneur

[invitee033fdb1]

Bienvenue à tous,

Peut-on affirmer que tous les accélérateurs de particules sont des collisionneurs? Ou existe-t-il des accélérateurs de particules qui ne créent pas des collisions...

Merci à l'avance
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[invite8ef897e4]

C'est une question de semantique : on parle de collisionneur lorsque l'on "jette deux particules l'une contre l'autre", par opposition aux accelerateurs a cible fixe. Evidemment, d'un point de vue cinematique, c'est juste une question de referentiel. Neanmoins, il est plus efficace d'utiliser un collisionneur : l'energie totale dans le centre de masse est "plus grande", ou plutot : si une particule et son antiparticule entrent en collision avec des impulsions opposees, toute l'energie est disponible pour creer de nouvelles particules, qui vont partir dans le plan transverse (en gros) et donc la detection est plus facile. Sur une cible fixe, le "boost" de Lorentz fait que toutes les particules ont tendance a aller "vers l'avant", ce qui rend la detection difficile.

Neanmoins, il n'est pas necessairement possible de faire un faisceau avec n'importe quel type de particule, rendant parfois le concept de collisionneur impossible. De plus, la technologie du collisionneur est plus chere car plus complexe. Inversement, on ne peut pas faire de cible de neutrinos par exemple.

[invitee033fdb1]

Oui, merci humanino

Les collisionneurs sont-ils tous circulaires comme le CERN, où peuvent-ils être linéaires comme l'accélérateur de Brookhaven, dont je ne sais pas s'il est aussi un collisionneur?

Merci

[invite8ef897e4]

Les collisionneurs peuvent etre lineaires ou circulaires, l'avantage des lineaires etant que l'on evite les pertes d'energie par rayonnement. Je crois que l'accelerateur lineaire de Brookhaven est seulement un injecteur. Les collisionneurs lineaires que je connais commencent a dater. Je ne cite que SLC a Stanford qui a encore une activite significative au niveau international.

Certains laboratoires font un compromis en utilisant plusieurs fois deux sections lineaires grace a deux parties courbes "repliant" le faisceau comme au laboratoire Jefferson : CEBAF. Ils evitent ainsi un encombrement et un cout deraisonable. Neanmoins, CEBAF n'est pas un collisionneur

[A voir en vidéo sur Futura]

[deep_turtle]

Les collisionneurs peuvent etre lineaires ou circulaires, l'avantage des lineaires etant que l'on evite les pertes d'energie par rayonnement.

Tout à fait. Je précise sur ce point qu'il est aussi utile de faire des accélérateurs circulaires, quand justement on veut récupérer ce rayonnement (pour toutes les applications qui utilisent l'irradiation, médicales notamment).

[invite6d8e4836]

Bonjour,

Les collisionneurs à venir sont
- le LHC (en construction, protons contre protons mais aussi ions/ions, et circulaire: deux anneaux de stockage regroupés dans une même structure supraconductrice). L'énergie est telle que le rayonnement synchrotron des protons devient limite, même vu la taille de la machine.
- un futur collisionneur, non décidé, obligatoirement linéaire, électron/positron, qui pourrait être conventionnel, supraconducteur ou novateur. La structure préconisée sera soit supra, soit novatrice (la structure très originale du CLIC du CERN).
Quand et à quel prix???

Les autres accélérateurs ne sont pas des collisionneurs comme il a été dit (comme le CEBAF ou aujourd'hui TJNAF). Une mention pour les cyclotrons (le Ganil, les cyclotrons médicaux à protons comme celui de Nice) très répandus dans le monde. Il y a de nombreux accélérateurs d'électrons médicaux à électrons pour irradier avec des électrons ou fabriquer des rayons X (pour irradier également) dans les services de radiothérapie. Il y a en construction (Italie, Allemagne et peut être bientôt France) des synchrotrons à ions carbone pour traiter des cancers et, en fonctionnement, le synchrocyclotron du Centre de Protonthérapie d'Orsay. Deep_turtle me pardonnera de le contredire, mais les machines médicales à rayons X sont des linéaires (avec une cible lourde pour produire les X), les projets de synchrotron étant pour des ions carbone (pour d'autres raisons et pas à cause du rayonnement).
Il y a les machines à rayonnement synchrotron (comme l'ESRF à Grenoble ou SOLEIL) qui fabriquent des rayons X. Comme leur nom ne l'indique pas, ce sont des anneaux de stockage.
Je ne fais que citer les accélérateurs électrostatiques, mais ils existent aussi (un industriel alsacien en vend à la Chine pour traiter des rejets) et les machines industrielles.
Un original: le rhodotron, à électrons, qui sert à dépolluer des eaux.
Et j'en oublie.....

Donc, pour revenir à la question initiale, peu d'accélérateurs sont des collisionneurs (et, comme il a été dit, un accélérateur tirant sur cible fixe n'est pas un collisionneur).
L'accélérateur le plus courant: le canon à électrons de votre TV si, contrairement à moi, vous disposez de cet engin.

Bon dimanche

JM

[deep_turtle]

Il y a les machines à rayonnement synchrotron (comme l'ESRF à Grenoble ou SOLEIL) qui fabriquent des rayons X. Comme leur nom ne l'indique pas, ce sont des anneaux de stockage.

En effet, merci de préciser, c'est l'ESRF que j'avais en tête et je pensais qu'on se servait directement de l'anneau pour produire le rayonnement.

Deep_turtle me pardonnera de le contredire

J'ai appris quelque chose, je te dis même merci !!

[invite6d8e4836]

Rebonjour,

DeepTurtle a tout a fait raison, on se sert de l'anneau de l'ESRF pour produire le rayonnement mais ce n'est pas un synchrotron au sens strict (on joue sur les mots). La contradiction (et pas la critique) que j'apportais était sur les machines médicales à rayons X, qui sont linéaires et pas circulaires, et qui n'utilisent pas le rayonnement synchrotron. On se contente d'arrêter les électrons sur une cible, et ils perdent leur énergie sous forme de X. Sinon, on envoie les électrons directement sur le patient. Ce sont de petites machines qui tiennent dans une pièce de dimension modeste.

Pour en revenir aux synchrotrons:

L'ESRF est constitué de 3 parties:
- un accélérateur linéaire (l'injecteur)
- un synchrotron, qui porte les électrons à 6 GeV, et qui est un petit anneau de quelques dizaines de mètres de diamètre.
- l'anneau de stockage, de 300 mètres de diamètre environ, qui conserve les électrons à 6 GeV (ils en perdent un peu en continu, et on les accélère -modérément- dans cet anneau). C'est à partir de cet anneau de stockage que l'on fabrique le rayonnement X, dans les dipôles de courbure, mais également dans des dispositifs spécialisés à aimants permanents, les wigglers et les ondulateurs, qui permettent d'ajuster un spectre spécifique. On sait conserver le faisceau jusqu'à 100 heures (à la vitesse de la lumière, imaginez la stabilité du système)

Cette superbe machine (je n'y travaille pas, je peux donc en dire tout le bien que j'en pense) est un superbe microscope, où l'on peut étudier les réactions chimiques ou les matériaux. Par exemple, on étudie le fil de l'araignée, qui a des propriétés de résistance fantastiques que l'on ne sait pas réaliser. C'est donc un lieu où l'on en bave (je fais le jeu de mots avant qu'on ne le fasse avant moi). On y étudie aussi des animaux et j'y connais des cancérologues radiothérapeutes qui y étudient des cellules.

L'utilisation d'un synchrotron à ions pour le traitement du cancer utiliserait la propriété des ions carbone à détruire les cellules cancéreuses radiorésistantes (au rayons X) et inopérables comme les tumeurs du cerveau. Les ions carbone déposent l'essentiel de leur énergie en profondeur, sans trop détruire les cellules situées en amont (contrairement aux X et aux électrons) et sont plus efficaces.
Pourquoi un synchrotron (et pas un cyclotron)? Parce que c'est une machine à énergie variable très rapidement (on ajuste ainsi la profondeur de traitement) et à intensité de sortie très contrôlable (par un système dit d'extraction lente).

Bien amicalement

JM

NB: j'ai écrit que SOLEIL fabrique des X, il est plus exact de dire fabriquera (il est en construction à Saclay).

[deep_turtle]

Merci pour ce tour d'horizon Jean-Marie !

[invitee033fdb1]

À mon tour de vous remercier!

Amicalement Condensat_B-E

[invite95062cef]

salut je veux faire des ptites experiences et vous demander si quelq'un peut me dire d'une facon simple la fabrication d'un accelerateur de particules
ca parce que je comprend pas parfaitement la definition ce que j'ai retenu que c'est instrument qui utilise des champs electriques ou magnetiques pour amener des particules charges a des vitesses elevees mais sinceremnt je ne sais pas coment