Comment "donner" de l'énergie cinétique à une particule ?

[invite8c935645]

Bonsoir,

Comme son nom l'indique, j'aimerais savoir si quelqu'un pouvait me dire comment on fait dans les accélérateurs de particules pour donner de l'énergie cinétique aux particules ?

C'est suite à un autre topic que j'ai lancé (mais qui n'est pas le même) que cette question m'est venue.

Je me dis que pour donner de l'énergie cinétique à une particule, il faut lui faire augmenter sa vitesse (par champ électromagntique ?) parce que l'énergie totale =
où K est l'énergie cinétique et puis on isole T.
Et on a :


.

L'énergie cinétique devient :

.

Est-ce qu'on fait augmenter la vitesse des particules en appliquant des forts champs électromagnétiques dans les accélérateurs de particules ?
Ce serait ainsi qu'on augmenterait leur énergie cinétique ?

Merci d'avance pour vos réponses.
-----

[invited9b9018b]

Pour accélérer les particules dans les accélérateurs on les soumet en effet à un champ électrique. (et magnétique pour dévier leur trajectoire)
Ca ne fonctionne évidemment que sur des particules chargées
A+

[inviteedf5e795]

le champs électrique est un champs magnétique pour une particule chargée.

un spectromètre de masse a le même principe de fonctionnement qu'un accélérateur de particule, le plan général de principe est plus simple a trouver sur le web!

[inviteedf5e795]

site web http://home.web.cern.ch/fr/about/how-accelerator-works

[A voir en vidéo sur Futura]

[obi76]

le champs électrique est un champs magnétique pour une particule chargée.

Heu vous pouvez détailler ce que vous voulez dire par là ?

[Deedee81]

Salut,

le champs électrique est un champs magnétique pour une particule chargée.

???

Un champ électrique, c'est un champ électrique. Que ce soit pour le neutron, l'électron ou pour la schtroumpfette.

La remarque de Lucas est la bonne. On a les deux champs : des champs électriques servant à accélérer les particules chargées. Avec par exemple des klystrons.
Les champ magnétiques servent à dévier les particules, soit pour les faire tourner (cyclotrons,...) soit pour les focaliser (le faisceau ayant toujours tendance à diverger).

un spectromètre de masse a le même principe de fonctionnement qu'un accélérateur de particule

Je confirme.

Le tube cathodique des anciennes télévisions constitue aussi un bon exemple. Quelques explications précises ici par exemple :
http://www.cayrel.net/?Cours-P1-Mecanique#tth_sEc1.11.5

, le plan général de principe est plus simple a trouver sur le web!

On trouve aussi facilement les autres.
Il y a pas mal de schémas et d'explications aussi dans l'Encyclopedia Universalis.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Le principe utilisé pour donner de l’énergie aux particules est simple en principe. Pour les accélérateurs où les particules tournent, chaque fois que les particules passent à un endroit, elles trouvent un champ électrique accélérateur.
À chaque tour, elle reçoivent quelques dizaines ou centaines ou de keV. Et elles font beaucoup de tours.
Au revoir.

[mach3]

Est-ce qu'on fait augmenter la vitesse des particules en appliquant des forts champs électromagnétiques dans les accélérateurs de particules ?
Ce serait ainsi qu'on augmenterait leur énergie cinétique ?

il semble que vous n'abordiez pas les notions de physique dans le bon ordre. Quand on en est a écrire des relations sur l'énergie-quantité de mouvement dans le cadre de relativité, on a normalement déjà fait un minimum le tour de la mécanique classique, dont l’électromagnétisme classique. Ne mettez pas la charrue avant les boeufs.
Connaissez vous la force de Coulomb? la force de Lorentz? et plus à la base encore le principe fondamental de la dynamique classique, le travail d'une force ou le théorème de l'énergie cinétique? si oui alors vous devriez être capable de comprendre ce qui se passe pour une particule chargée dans un champ électrique et/ou magnétique et notamment l'impact sur son énergie cinétique.

m@ch3

[Nicophil]

Bonjour,

chaque fois que les particules passent à un endroit, elles trouvent un champ électrique accélérateur.
À chaque tour, elle reçoivent quelques dizaines ou centaines ou de keV.

Oui, du coup on dit que les particules sont accélérées sous une tension (ou d.d.p.) de volts.

[invite8c935645]

il semble que vous n'abordiez pas les notions de physique dans le bon ordre. Quand on en est a écrire des relations sur l'énergie-quantité de mouvement dans le cadre de relativité, on a normalement déjà fait un minimum le tour de la mécanique classique, dont l’électromagnétisme classique. Ne mettez pas la charrue avant les boeufs.
Connaissez vous la force de Coulomb? la force de Lorentz? et plus à la base encore le principe fondamental de la dynamique classique, le travail d'une force ou le théorème de l'énergie cinétique? si oui alors vous devriez être capable de comprendre ce qui se passe pour une particule chargée dans un champ électrique et/ou magnétique et notamment l'impact sur son énergie cinétique.

m@ch3

Oui en effet, j'ai déjà vu tout ça. Mais c'est pas pour autant que je serai capable de construire un accélérateur de particules Je voulais simplement savoir s'il n'y avait pas d'autres choses qui intervenaient (parce que je me doute bien qu'en réalité c'est extrêmement compliqué) et si je pouvais me servir des éq. que j'ai écrites plus haut dans ce cadre-là ou si il y avait d'autres points à tenir en compte et surtout approfondir le sujet mais si on me dit que c'est un peu comme dans un spectromètre de masse alors je suis déjà contente car en effet cela est très abordable (soit dit en passant merci ) comme par exemple, je suppose on peut donner aussi de l'énergie cinétique (aux faisceau "opposé suivant le référentiel") en envoyant un faisceau de particules sur un autre faisceau de particules (venant de façon opposée) ? (mais évidemment, ces faisceaux auront été accélérés grâce à un champ électrique et dirigés/focalisés grâce au champ magnétique.

En tout cas, merci à tous pour vos réponses (je vais retourner (sur vos conseils )voir et me rappeler comment fonctionne un peu plus en détail le spectrometre de masse )

[inviteedf5e795]

Un champ électrique, c'est un champ électrique. Que ce soit pour le neutron, l'électron ou pour la schtroumpfette.

La remarque de Lucas est la bonne. On a les deux champs : des champs électriques servant à accélérer les particules chargées. Avec par exemple des klystrons.
Les champ magnétiques servent à dévier les particules, soit pour les faire tourner (cyclotrons,...) soit pour les focaliser (le faisceau ayant toujours tendance à diverger).

désolé, je maintiens: il n'y a pas de champs électrique d''une part, et de champs magnétique de l'autre, mais un champs electromagnétique, qui ne marche que pour des particules chargées, pour tous les exemples donnés.

[invite6dffde4c]

désolé, je maintiens: il n'y a pas de champs électrique d''une part, et de champs magnétique de l'autre, mais un champs electromagnétique, qui ne marche que pour des particules chargées, pour tous les exemples donnés.

Bonjour.
Vous faites bien d’être désolé. Car c’est Deedee81 qui a raison (comme toujours).
Les deux champs ont distincts, même si, pour les champs variables dans le temps, ils sont reliés.
La force que chacun exerce sur une charge électrique est très différente.
Au revoir.

[Deedee81]

Salut,

comme toujours

Soyons honnête, pas toujours Mais lorsque je me trompe, je l'admet volontiers.

il n'y a pas de champs électrique d''une part, et de champs magnétique de l'autre, mais un champs electromagnétique

En dehors de le remarque de LPFR, les deux mécanismes d'accélérations existent :
- avec des champs électriques statiques (et donc sans champ magnétique, du moins dans le référentiel du labo ou dans tout référentiel inertiel, même pour une particule chargée, contrairement à la phrase bizarre du message #3)
- avec des ondes électromagnétiques (par une poussée du type "surfeur") mais l'accélération linéaire reste due à la composantes électrique uniquement.

qui ne marche que pour des particules chargées, pour tous les exemples donnés.

Ca oui, on n'a pas dit le contraire. Les neutrons sont notoirement difficiles à accélérer (on le fait indirectement, par exemple en projetant un faisceau de particule extrêmement rapide sur une cible adéquate).

[invite6dffde4c]

...
- avec des ondes électromagnétiques (par une poussée du type "surfeur") mais l'accélération linéaire reste due à la composantes électrique uniquement.
...

Bonjour Deedee81.
J’ai lu quelque part qu’il serait possible, avec une onde électromagnétique très intense, d’accélérer des particules par ce processus :
Le champ électrique donne une accélération et une vitesse « latérale » pendant chaque demi-alternance. Avec cette vitesse latérale le champ magnétique donne une accélération et une vitesse longitudinale de même sens dans les deux alternances.
Je ne sais pas si ça a été réalisé expérimentalement.

Est-ce de ça que vous parlez ?
Ou du mécanisme dans les "tubes à ondes progressives" (TWT) ?
Cordialement,

[Deedee81]

Bonjour Deedee81.
J’ai lu quelque part qu’il serait possible, avec une onde électromagnétique très intense, d’accélérer des particules par ce processus :
Le champ électrique donne une accélération et une vitesse « latérale » pendant chaque demi-alternance. Avec cette vitesse latérale le champ magnétique donne une accélération et une vitesse longitudinale de même sens dans les deux alternances.
Je ne sais pas si ça a été réalisé expérimentalement.

Est-ce de ça que vous parlez ?
Ou du mécanisme dans les "tubes à ondes progressives" (TWT) ?
Cordialement,

Non, c'est bien le premier auquel je pensais. Et oui, il y a déjà eut des réalisations expérimentales mais pour ce que j'en sais il y a encore du travail à faire pour un (éventuel) usage dans les futurs grands accélérateurs linéaires
(lu dans Pour La Science et La Recherche).

[invite6dffde4c]

Re.
OK. Merci.
Mais dans ce cas les deux champs interviennent.
Cordialement,

[Deedee81]

Mais dans ce cas les deux champs interviennent.

Ah oui, là tu as raison, la composante magnétique agit par effet de balancier.

Mea culpa, cette fois je me suis bel et bien trompé
D'ailleurs si le champ magnétique ne pouvait jamais avoir d'effet, il serait difficile de fabriquer des moteurs électriques

[obi76]

Salut,

de toutes façons c'est très simple,pour résumer :
- pour le cas d'un champ magnétique, la force est , et par conséquent : le travail
- pour le cas d'un champ électrique, , et dans ce cas le travail n'est pas nécessairement nul

[Nicophil]

Bonjour,

- avec des champs électriques statiques (et donc sans champ magnétique, du moins dans le référentiel du labo ou dans tout référentiel inertiel, même pour une particule chargée, contrairement à la phrase bizarre du message #3)

Mais le champ électrostatique est produit par des charges statiques dans le labo.
Alors, pour un observateur en mouvement rectiligne par rapport au labo, ses charges-sources sont en mouvement et créent donc en plus un champ magnétique...

[Deedee81]

Salut,

Alors, pour un observateur en mouvement rectiligne par rapport au labo, ses charges-sources sont en mouvement et créent donc en plus un champ magnétique...

Et si on passait aux équations ? Ca sera peut-être plus simple

[invited9b9018b]

Les équations ne sont pas compliquées, il suffit d'appliquer la transformation de lorentz au tenseur électromagnétique ce qui donne ça entre référentiels inertiels : https://en.wikipedia.org/wiki/Classi...nertial_frames

A+

[Nicophil]

Oui, c'est le b.a.-ba. C'est après que ça se complique : https://en.wikipedia.org/wiki/Talk:P...tational_field !