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L'un des plus grands instruments scientifiques jamais inventé par l'homme
est l'accélérateur de particule
Grand, littéralement.
Le plus grand jamais construit,
le grand collisionneur de hadrons, ou LHC,
est un anneau d'environ 27 km de circonférence.
C'est plus grand que Manhattan.
Mais qu'est ce qu'un accélérateur de particule?
C'est un dispositif qui projette deux noyaux d'atome l'un contre l'autre
à un niveau d’énergie très élevé
Le plus puissant jamais construit par des scientifiques
peut chauffer la matière aux plus hautes températures jamais atteintes,
des températures jamais vues depuis un milliardième de milliardième de seconde
après la création de l'univers.
Nos accélérateurs atteignent des records d’ingénierie.
Le faisceau du LHC est mis sous vide,
avec une pression plus faible que celle de l'extérieur
de la station spatial internationale
et atteint une température de - 271°C,
ce qui est plus froid que les températures de l'espace lointain.
Un accélérateur précédent reposant dans le tunnel du LHC
détient le record du monde de vitesse,
accélérant un électron à une vitesse telle
que s'il devait faire la course contre un photon de lumière,
le photon mettrait environ 14 minutes
pour prendre une avance de 3 mètres
Si ça ne vous impressionne pas,
rappelez vous que le photon est la chose la plus rapide de l'univers
se déplaçant à une vitesse de 300 000 km par secondes
Alors, comment ces accélérateurs de particule subatomique fonctionnent-ils ?
Et bien ils utilisent des champs électriques.
Ces champs déplacent les particules chargées de la même manière
que la gravité attire une balle en chute libre.
La force du champ électrique
va attirer une particle pour la déplacer.
La vitesse continue à augmenter
jusqu'à ce que la particule se déplace à une vitesse incroyable.
On peut créer un accélérateur de particules simple
en branchant deux plaques métalliques parallèles à une pile
La charge de la pile se déplace
jusqu'aux deux plaques
et crée un champ électrique qui va trainer la particule.
Et voilà,
vous avez un accélérateur de particule.
Le problème est qu'un accélérateur comme celui-ci est très faible
Fabriquer un accélérateur moderne comme le LHC de cette manière
utiliserait plus de 5 trillions de piles standards.
Les scientifiques utilisent donc des batteries bien plus puissantes
et les mettent les unes après les autres.
Un accélérateur antérieur utilisait cette méthode
et mesurait 1,6 km de long
et équivalait à 30 milliards de piles.
Toutefois, fabriquer un accélérateur
équivalent à 5 trillions de batteries
nécessiterait un accélérateur de 240 km de long
Les scientifiques avait besoin d'une autre méthode.
Tandis que les champs électriques augmentent la vitesse des particules
les champs magnétiques les déplacent de manière circulaire
Si on ajoute un champ électrique le long du cercle,
il n'y a pas besoin de kilomètres de champs électriques,
il suffit d'utiliser un champ unique de manière répétée.
Le faisceau tourne autour du cercle
et à chaque tour accumule plus d'énergie.
Les accélérateurs à très haute énergie consistent en
une courte zone de champs électriques qui accélèrent,
combinée à une longue série d'aimants
qui guident les particules en un cercle.
La puissance des aimants
et le rayon du trajet circulaire
déterminent l'énergie maximale du faisceau.
Une fois que le faisceau est lancé à toute vitesse,
alors le spectacle commence,
la collision.
La raison pour laquelle les physiciens veulent amener
ces particules à de telles vitesses
est pour qu'ils puissent les balancer les unes contre les autres.
Ces collisions nous renseignent
sur les lois fondamentales qui régissent la matière,
mais elles seraient impossible sans l'exploit d’ingénierie
qu'est l'accélérateur de particule.