Accélérateurs et principe d'incertitude

[invited7f57c08]

Bonjour,

J'ai une question très naïve:

Sachant qu'un accélérateur de particule est fait pour provoquer des collisions à des énergies, et donc des vitesses très précises (donc connues très précisément), que ces collisions doivent survenir à des endroits très précis (dans les détecteurs), et que le principe d'incertitude interdit de connaître les deux à la fois (vitesse et position), comment fait on pour obtenir des collisions avec autant de précision ?

voilà. Naïve j'avais dit, la question...
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[invite7ce6aa19]

Bonjour,

J'ai une question très naïve:

Sachant qu'un accélérateur de particule est fait pour provoquer des collisions à des énergies, et donc des vitesses très précises (donc connues très précisément), que ces collisions doivent survenir à des endroits très précis (dans les détecteurs), et que le principe d'incertitude interdit de connaître les deux à la fois (vitesse et position), comment fait on pour obtenir des collisions avec autant de précision ?

voilà. Naïve j'avais dit, la question...

Dans une éxpérience de collisions on envoie un faisceau de particules de vitesse v suivant z en direction de la cible en O et au mesure le nombre de particules diffusées en fonction de l'angle.

A partir de ces résultats éxpérimentaux on peut remonter au potentiel V(r) de la cible. ou inversement si on connait V(r) on peut prévoir les résultats éxpérimentaux.

comme tu le vois à aucun moment on ne mesure un point d'impact.

[invite8ef897e4]

Bonjour,

il est indispensable de fournir des ordre de grandeurs dans ce genre de considerations. Le faisceau d'un accelerateur, pour precis qu'il soit, possede toujours une incertitude en energie et une largeur transverse. On utilie MeV fm pour obtenir des valeurs numeriques.

Soit dit en passant, dans l'experience sur laquelle je travaille on obtient une precision millimetrique sur le vertex initial, en mesurant des particules a 10m de distance. Un mm correspond a une incertitude en energie de eV.

[invited7f57c08]

Ces réponses me laissent tout de même encore perplexe. Certainement à cause de ma vision un peu simpliste d'un accélérateur.

Voulez vous dire qu'en fait, le point d'impact n'est pas considéré précisément ? Que la collision se produit en fait dans une zone suffisamment vague pour que le principe d'incertitude ne soit pas un obstacle ?

Avec les précisions qui semblent atteintes sur les énergies, je m'imaginais que la précision sur les positions devait être de plusieurs mètres au moins, alors qu'apparemment ce sont plutôt des mm.

Mais peut-être que l'incertitude résiduelle sur les positions est au moins responsable du faible rendement dans les résultats ? D'ailleurs, quel est à peu près ce rendement (nombre de collisions observées/nombre de particules envoyées) ? Est ce que le rendement est optimal pour une certaine incertitude sur l'énergie, qu'il ne faudrait pas dépassée ?

Enfin donc, si vous pouviez encore développer un petit peu...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8ef897e4]

Avec les précisions qui semblent atteintes sur les énergies, je m'imaginais que la précision sur les positions devait être de plusieurs mètres au moins, alors qu'apparemment ce sont plutôt des mm.

Peux-tu utiliser la constante de Planck ? Un m correspond a eV. Lorsque je cite une precision millimetrique, c'est pour signifier que la precision experimentale est bien moindre que les limites dues aux inegalites de Heisenberg.

[invite7ce6aa19]

Bonjour,

il est indispensable de fournir des ordre de grandeurs dans ce genre de considerations. Le faisceau d'un accelerateur, pour precis qu'il soit, possede toujours une incertitude en energie et une largeur transverse. On utilie MeV fm pour obtenir des valeurs numeriques.

Soit dit en passant, dans l'experience sur laquelle je travaille on obtient une precision millimetrique sur le vertex initial, en mesurant des particules a 10m de distance. Un mm correspond a une incertitude en energie de eV.

Bonsoir,

je ne comprends pas tes relations.

Peux-tu nous expliquer:

"
Un mm correspond a une incertitude en energie de eV"

Le mm represente quelle distance et qu 'elle est le rapport avec l'incertitude en énergie?

[invite69d38f86]

Bonsoir Humanino

Ce serait effectivement intéressant d'avoir des détails sur l'expérience à laquelle vous participez.

[invite8ef897e4]

Pour memoire, un faisceau est bien decrit par un paquet gaussien, en position transversalement et en impulsion longitudinalement.

Le mm represente quelle distance et qu 'elle est le rapport avec l'incertitude en énergie?

Le mm est l'incertitude sur la position du vertex original que nous savons reconstruire evenement par evenement, et cette information repond a "à aucun moment on ne mesure un point d'impact". En outre, nous sommes capables de faire une dizaine de fois mieux statistiquement sur un grand nombre d'evenements, car la machine est capable de produire une precision et une stabilite bien meilleures, de deux ordres de grandeurs. Dans tous les cas, meme avec une incertitude en position de , on a une incertitude minimale de , et c'est bien mieux que ce que l'on sait faire. D'ailleurs, plus on monte en energie, plus ce genre de questions devient academique.

Si vous ne voyez pas bien la nuance entre "evenement par evenement" et "statistiquement sur un grand nombre d'evenements", pensez a la distribution du vertex reconstruit. C'est une gaussienne. Evenement par evenement, la precision est donnee par la largeur de la gaussienne. Statistiquement, c'est l'erreur sur la moyenne qui intervient, et qui est beaucoup plus petite. A grande statistique, on se heurte evidemment aux erreurs systematiques.