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).
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.
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.
AimantUn aimant permanent, ou simplement aimant dans le langage courant, est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont l'aimantation rémanente et le champ coercitif sont grands (voir ci-dessous). Cela lui donne des propriétés particulières liées à l'existence du champ magnétique, comme celle d'exercer une force d'attraction sur tout matériau ferromagnétique. Le mot aimant est, comme le mot diamant, dérivé du grec ancien ἀδάμας, adámas (« fer particulièrement dur ou diamant »), apparenté à l'adjectif ἀδάμαστος, adámastos, (« indomptable »), en raison de la dureté de la pierre d'aimant.
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.
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.
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.
Superconducting magnetA superconducting magnet is an electromagnet made from coils of superconducting wire. They must be cooled to cryogenic temperatures during operation. In its superconducting state the wire has no electrical resistance and therefore can conduct much larger electric currents than ordinary wire, creating intense magnetic fields. Superconducting magnets can produce stronger magnetic fields than all but the strongest non-superconducting electromagnets, and large superconducting magnets can be cheaper to operate because no energy is dissipated as heat in the windings.
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.
Développement multipolaireEn Physique, le développement multipolaire correspond au développement en série d'un potentiel scalaire, comme le potentiel électrique ou gravitationnel, utilisant de manière habituelle des puissances (ou des puissances inverses) de la distance à l'origine, ainsi que de la dépendance angulaire, et dont les coefficients sont appelés moments multipolaire. En principe, un développement multipolaire procure une description exacte du potentiel et converge généralement sous deux conditions, si les sources (i.e.
AimantinA refrigerator magnet or fridge magnet is a small magnet, often attached to an artistic or whimsical ornament, which may be used to post items such as shopping lists, Christmas cards, child art or reminders on a refrigerator door, or which simply serves as decoration. Refrigerator magnets come in a wide variety of shapes and sizes, and may have promotional messages placed on them. In addition to refrigerators, refrigerator magnets are commonly placed on steel-backed whiteboards and bulletin boards, as well as other metal furniture such as filing cabinets and tool chests.
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).
Aimant aux terres raresLes aimants permanents faisant appel aux terres rares utilisent une grande partie de l'exploitation minière de terres rares qui sont au cœur d'une compétition économique mondiale. Les aimants permanents représentent 20 % du volume et 72 % de la valeur des différentes utilisations des terres rares en 2018. Les terres rares permettent la miniaturisation d’aimants très performants, ce qui en multiplie les applications.
Physique des particulesLa physique des particules ou la physique subatomique est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi parfois physique des hautes énergies car de nombreuses particules élémentaires, instables, n'existent pas à l'état naturel et peuvent seulement être détectées lors de collisions à hautes énergies entre particules stables dans les accélérateurs de particules.
Aimant au néodymevignette|Aimants au néodyme sous forme de cubes. Un aimant au néodyme (aimant NdFeB) est un aimant permanent composé d'un alliage de néodyme, de fer et de bore () permettant de former un système cristallin tétragonal. Développés en 1982 par General Motors et Sumitomo Special Metals, les aimants au néodyme sont les aimants permanents les plus puissants disponibles sur le marché ainsi que les aimants aux terres rares les plus utilisés.
Cyclotronvignette|redresse=2|Un électroaimant de cyclotron au Lawrence Hall of Science. Les parties noires sont en acier et se prolongent sous terre. Les bobines de l'aimant sont situées dans les cylindres blancs. La chambre à vide se situerait dans l’espace horizontal entre les pôles de l'aimant. vignette|droite|upright=1.25|Cœur du premier cyclotron belge, construit à Heverlee en 1947. Le cyclotron est un type d’accélérateur de particules inventé par Ernest Orlando Lawrence et Milton Stanley Livingston de l'Université de Californie à Berkeley au début des années 1930.
Ferrite (céramique ferromagnétique)vignette|300x300px|« Perles » de ferrite utilisées pour réduire les parasites électromagnétiques sur des câbles. vignette|Quelques circuits magnétiques en ferrite utilisés dans les transformateurs et les inductances. Le ferrite est une céramique ferromagnétique obtenue par moulage à forte pression et à haute température (>) à partir d’oxyde de fer(III) Fe2O3XO (où X : manganèse, zinc, cobalt, nickel). Il est très utilisé en électronique et permet de mettre en œuvre des applications diverses et variées grâce à ses propriétés.
Microscope électroniquethumb|Microscope électronique construit par Ernst Ruska en 1933.thumb|Collection de microscopes électroniques anciens (National Museum of Health & Medicine). Un microscope électronique (ME) est un type de microscope qui utilise un faisceau d'électrons pour illuminer un échantillon et en créer une très agrandie. Il est inventé en 1931 par des ingénieurs allemands. Les microscopes électroniques ont un pouvoir de résolution supérieur aux microscopes optiques qui utilisent des rayonnements électromagnétiques visibles.
Laboratoire national de BrookhavenLe laboratoire national de Brookhaven ou Brookhaven National Laboratory (BNL) en anglais, est un laboratoire national américain basé à Brookhaven, dans le hameau d'Upton, sur Long Island. Ce laboratoire a été créé en 1947 sur le site de Camp Upton, une ancienne base de l'armée de terre américaine. Il est dirigé par le Brookhaven Science Associates, sous l'égide du département de l'Énergie des États-Unis. Son domaine de spécialité est la physique nucléaire.
