Ressources pédagogiques sur les technologies des Accélérateurs de Particules, de la Cryogénie et du Magnétisme

 

LHC accelerator La physique des accélérateurs de particules

Livret pédagogique : La Physique Des Accélérateurs… , par Phi NGHIEM, CEA/Irfu
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"Conçus initialement pour étudier les constituants les plus ultimes dela matière qui nous entoure et dont nous sommes faits, les accélérateurs de particules sont maintenant largement employés dans de très nombreux domaines d'activités de la société humaine. Cela concerne autant les sciences fondamentales et appliquées que l'industrie, la haute technologie, la médecine, la culture et le patrimoine. Quels sont les principes physiques qui gouvernent le fonctionnement de ces accélérateurs de particules ? Ce livret se propose de raconter en des termes simples les phénomènes physiques mis en oeuvre dans un accélérateur pour accélérer les particules et les transporter jusqu'à l'endroit de leur utilisation. On s'apercevra que les mêmes phénomènes physiques sont aussi à l'oeuvre dans les objets du quotidien, dans diverses manifestations de la nature, ainsi que dans l'Univers tout entier..."

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cryogenie Technologies de la supraconductivité, du cryomagnétisme et des aimaints

La supraconductivité a été découverte il y a exactement cent ans, mais si le premier demi-siècle a été entièrement consacré à la recherche théorique et expérimentale du phénomène c’est seulement depuis cinquante ans que les applications ont pris un tour spectaculaire. En 1960 Matthias avait entrepris, aux laboratoires Bell, aux Etats Unis, une recherche systématique des corps supraconducteurs ce qui a permis la première réalisation d’un solénoïde créant un champ de 10 teslas dans un diamètre de quelques centimètres utilisant un ruban de niobium-étain. Ce fut le départ d’une recherche très importante et de réalisations fructueuses dans de nombreux laboratoires dans le monde. Les progrès ont tout de suite été notables grâce à l’utilisation d’un alliage de niobium et de zirconium dont la température et le champ critique facilitaient des projets de bobines fonctionnant dans de l’hélium liquide promettant des performances intéressants. Rapidement la disponibilité d’un autre alliage, le niobium-titane, dont les performances étaient bien supérieures, a véritablement marqué le démarrage des très nombreuses applications qui ont marqué ce deuxième demi-siècle. Tout de suite les besoins sont apparus pour des solénoïdes de petits diamètres (quelques centimètres) en physique du solide, biologie, etc …, besoins qui étaient généralement satisfaits par des aimants classiques mais pour qui les supraconducteurs permettaient de meilleurs résultats. Par contre la physique nucléaire et des particules exigeait, pour le guidage et la focalisation des faisceaux de particules, des champs et des géométries beaucoup plus importants dont la réalisation posaient de problèmes très complexes et souvent impossibles à résoudre par des aimants classiques...


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