Accélérateur de particulesUn accélérateur de particules est un instrument qui utilise des champs électriques ou magnétiques pour amener des particules chargées électriquement à des vitesses élevées. En d'autres termes, il communique de l'énergie aux particules. On en distingue deux grandes catégories : les accélérateurs linéaires et les accélérateurs circulaires. En 2004, il y avait plus de dans le monde. Une centaine seulement sont de très grosses installations, nationales ou supranationales.
SynchrotronUn synchrotron est un instrument électromagnétique de grande taille destiné à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires. Le plus grand accélérateur de type synchrotron est le Grand collisionneur de hadrons (LHC) de 27 kilomètres de circonférence, proche de Genève en Suisse, construit en 2008 par l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN). Le principe du synchrotron a été presenté pendant la seconde guerre mondiale, en 1943, par le Oliphant à Birmingham.
BeamlineIn accelerator physics, a beamline refers to the trajectory of the beam of particles, including the overall construction of the path segment (guide tubes, diagnostic devices) along a specific path of an accelerator facility. This part is either the line in a linear accelerator along which a beam of particles travels, or the path leading from particle generator (e.g. a cyclic accelerator, synchrotron light sources, cyclotrons, or spallation sources) to the experimental end-station.
Synchrotron light sourceA synchrotron light source is a source of electromagnetic radiation (EM) usually produced by a storage ring, for scientific and technical purposes. First observed in synchrotrons, synchrotron light is now produced by storage rings and other specialized particle accelerators, typically accelerating electrons. Once the high-energy electron beam has been generated, it is directed into auxiliary components such as bending magnets and insertion devices (undulators or wigglers) in storage rings and free electron lasers.
Dipole magnetA dipole magnet is the simplest type of magnet. It has two poles, one north and one south. Its magnetic field lines form simple closed loops which emerge from the north pole, re-enter at the south pole, then pass through the body of the magnet. The simplest example of a dipole magnet is a bar magnet. In particle accelerators, a dipole magnet is the electromagnet used to create a homogeneous magnetic field over some distance.
Particle beamA particle beam is a stream of charged or neutral particles. In particle accelerators, these particles can move with a velocity close to the speed of light. There is a difference between the creation and control of charged particle beams and neutral particle beams, as only the first type can be manipulated to a sufficient extent by devices based on electromagnetism. The manipulation and diagnostics of charged particle beams at high kinetic energies using particle accelerators are main topics of accelerator physics.
Anneau de stockageUn anneau de stockage est un type d'accélérateur de particules circulaire dans lequel un faisceau à impulsion ou continu de particules peut être conservé sur une longue durée, jusqu'à plusieurs heures. Le stockage d'une particule élémentaire particulière dépend de la masse, de l'énergie et habituellement de la charge de la particule à stocker. Le plus couramment, les anneaux de stockage doivent stocker des électrons, des positrons ou des protons.
Accélérateur linéairethumb|upright=1.8|Diagramme animé montrant le fonctionnement d'un accélérateur linéaire thumb|Partie d'un accélérateur linéaire situé à Clayton, Victoria, Australie. Un accélérateur linéaire est un dispositif permettant d'accélérer des particules chargées afin de leur fournir une énergie cinétique importante dans le but de produire des réactions avec la matière. Les particules accélérées peuvent être des électrons, des protons, ou bien des ions lourds.
Quadrupôle magnétiqueUn quadrupôle magnétique est une source de champ magnétique. La façon la plus simple de représenter un quadrupôle est l'addition de deux aimants droits parallèles, en sens inverse. Les composantes principales de leur champ magnétique s'annulent (l'ensemble a donc un dipôle magnétique nul), seules subsistent les composantes de l'ordre supérieur. Un quadrupôle magnétique possède deux pôles nord et deux pôles sud, placés aux faces alternées d'un carré.
Rayonnement synchrotronLe rayonnement synchrotron, ou rayonnement de courbure, est un rayonnement électromagnétique émis par une particule chargée qui se déplace dans un champ magnétique et dont la trajectoire est déviée par ce champ magnétique. Ce rayonnement est émis en particulier par des électrons qui tournent dans un anneau de stockage. Puisque ces particules modifient régulièrement leur course, leur vitesse change régulièrement, elles émettent alors de l'énergie (sous forme de photons) qui correspond à l’accélération subie.
Rayonnement cyclotronLe rayonnement cyclotron est un rayonnement électromagnétique émis par des particules chargées en mouvement lorsqu'elles sont déviées par un champ magnétique. La force de Lorentz qui s'exerce sur ces particules perpendiculairement aux lignes de champ magnétique et à la direction du mouvement les accélère, ce qui entraîne l'émission d'un rayonnement. Le nom de ce rayonnement provient du cyclotron, un type d'accélérateur de particules utilisé depuis les années 1930 afin de créer des particules de haute énergie destinées à la recherche.
Rayon gammavignette|Des rayons gamma sont produits par des processus nucléaires énergétiques au cœur des noyaux atomiques. Un rayon gamma (ou rayon γ) est un rayonnement électromagnétique à haute fréquence émis lors de la désexcitation d'un noyau atomique résultant d'une désintégration. Les photons émis sont caractérisés par des énergies allant de quelques keV à plusieurs centaines de GeV voire jusqu'à pour le plus énergétique jamais observé. Les rayons gamma furent découverts en 1900 par Paul Villard, chimiste français.
Laser à électrons libresUn laser à électrons libres (en free electron laser : FEL) est un type de laser qui fonctionne en utilisant des électrons qui ne sont pas liés à un atome, d’où l'adjectif « libres », pour créer des photons. La lumière produite est à la fois cohérente, intense et peut avoir une longueur d'onde située dans une large gamme, depuis les micro-ondes jusqu'aux rayons X durs, en passant par l'ultra-violet, le domaine visible et l'infrarouge. Les lasers à électrons libres ont été suggérés en 1971 par le physicien John M.
Physique des accélérateursAccelerator physics is a branch of applied physics, concerned with designing, building and operating particle accelerators. As such, it can be described as the study of motion, manipulation and observation of relativistic charged particle beams and their interaction with accelerator structures by electromagnetic fields. It is also related to other fields: Microwave engineering (for acceleration/deflection structures in the radio frequency range). Optics with an emphasis on geometrical optics (beam focusing and bending) and laser physics (laser-particle interaction).
UndulatorAn undulator is an insertion device from high-energy physics and usually part of a larger installation, a synchrotron storage ring, or it may be a component of a free electron laser. It consists of a periodic structure of dipole magnets. These can be permanent magnets or superconducting magnets. The static magnetic field alternates along the length of the undulator with a wavelength . Electrons traversing the periodic magnet structure are forced to undergo oscillations and thus to radiate energy.
BêtatronA betatron is a type of cyclic particle accelerator for electrons. It consists of a torus-shaped vacuum chamber with an electron source. Circling the torus is an iron transformer core with a wire winding around it. The device functions similarly to a transformer, with the electrons in the torus-shaped vacuum chamber as its secondary coil. An alternating current in the primary coils accelerates electrons in the vacuum around a circular path.
European Synchrotron Radiation FacilityL'European Synchrotron Radiation Facility, en abrégé ESRF (en français « Installation européenne de rayonnement synchrotron »), société civile de droit français créée le 12 janvier 1989, est un des plus importants synchrotrons actuellement en fonctionnement dans le monde avec l'APS du Laboratoire national d'Argonne aux États-Unis, dans la préfecture de Hyōgo au Japon, et le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN proche de Genève.
Accélération laser-plasmaL'accélération laser-plasma est un thème de recherche visant à développer des sources de particules ayant des propriétés inédites. Actuellement, l'accélération de particules est très développée sur des accélérateurs de particules conventionnels. Néanmoins, le champ accélérateur dans ces structures radiofréquences est limité à des valeurs de l'ordre de . Pour atteindre des énergies plus élevées, afin d'étudier des phénomènes nouveaux, les scientifiques ont été contraints de construire des accélérateurs gigantesques ( pour le LHC).
Cyclotron resonanceCyclotron resonance describes the interaction of external forces with charged particles experiencing a magnetic field, thus already moving on a circular path. It is named after the cyclotron, a cyclic particle accelerator that utilizes an oscillating electric field tuned to this resonance to add kinetic energy to charged particles. The cyclotron frequency or gyrofrequency is the frequency of a charged particle moving perpendicular to the direction of a uniform magnetic field B (constant magnitude and direction).
Faisceau de particules chargéesA charged particle beam is a spatially localized group of electrically charged particles that have approximately the same position, kinetic energy (resulting in the same velocity), and direction. The kinetic energies of the particles are much larger than the energies of particles at ambient temperature. The high energy and directionality of charged particle beams make them useful for many applications in particle physics (see Particle beam#Applications and Electron-beam technology).
