Projet Anti-matières : Les accélérateurs de particules

———- Notes aux lecteurs ———–

Cette présentation prend quelques libertés avec la chronologie des expériences afin de pouvoir obtenir une présentation de 15 min devant des élèves de première. Merci de votre compréhension.

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Ils permettent d’étudier des domaines de physique très variés, de la recherche du boson de Higgs aux dimensions supplémentaires de l’espace-temps, en passant par les particules qui pourraient former la matière noire.

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1° Le LHC (Large hadron collider) ou grand collisionneur de hadrons.

Qu’est-ce qu’un Hadron ? : Les hadrons sont des particules comme les protons ou les neutrons. Ce sont des particules massiques.

Comment peut-on accélérer une particule ? : Les particules utilisés sont chargées. Il suffit donc de les faire passer dans une zone de champ électrique pour qu’il subissent la force de Coulomb qui les accélère.

Comment peut-on les dévier et les faire tourner ? : On utilise des champs magnétiques pour les dévier de leur trajectoire linéaire.

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2° Une vidéo du CERN sur le LHC de Genève

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Les principaux éléments du dispositif :

Le Linac : C’est le dispositif de première accélération. Il est linéaire.

Le Booster : C’est le deuxième dispositif d’accélération. Il est circulaire.

Le synchrotron à protons : Dispositif de synchronisation des particules.

Le super synchrotron à protons : Dispositif d’accélération synchronisé des particules.

Le LHC : Anneau de 27 km de long ou les particules circulent en sens inverse avant d’être légèrement déviées pour obtenir une collision.

Le CMS : C’est le bâtiment qui contient la zone de collision. Il fait la taille d’un hangar.

Atlas : C’est l’appareil photo ultra-performant qui va prendre les clichés de la collision. Il mesure 46 m de long, 25 m de haut et 25 m de large, et pèse 7000 tonnes. Il fait l’équivalent de 100 millions de pixels en 3D et produit 10 Go de données par seconde.

La prise de vue en rafale permet d’obtenir le « film » de la collision. Cette opération est réalisé par un énorme calculateur qui permet d’obtenir la masse, la vitesse et la nature des particules observées.

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Ci-dessous : La collision Pb-Pb dans le detecteur Alice

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