Qu'est-ce qu'un accélérateur de particules?
Un accélérateur de particules, également appelé compresseur d’atomes ou collisionneur de particules, est un dispositif qui accélère les particules subatomiques à des vitesses élevées et les maintient sous forme de petits faisceaux cohérents. Les accélérateurs de particules ont de nombreuses applications d'usage courant et de recherche en physique expérimentale et théorique. Le grand collisionneur de hadrons, le plus grand accélérateur de particules existant au moment de sa construction, a été conçu pour heurter des particules dans l’espoir de les briser et de découvrir la particule théorique de Higgs-Boson. Des accélérateurs beaucoup plus petits sont présents sous la forme de tubes à rayons cathodiques dans les téléviseurs simples.
Les tubes à rayons cathodiques et les générateurs de rayons X, utilisés tous les jours par de nombreuses personnes, sont tous deux des exemples d'accélérateurs de particules à basse énergie. Un téléviseur à tube cathodique comporte un tube à vide contenant un ou plusieurs canons à électrons et les moyens permettant de dévier le faisceau d'électrons. Le faisceau est dévié au besoin sur un écran fluorescent à partir duquel des images sont émises. Les générateurs de rayons X accélèrent et entrent en collision avec de grandes quantités de rayons X avec une cible en métaux lourds; Tout ce qui se trouve entre le générateur et le métal augmentera le modèle de rayons X qui frappe le métal. Les professionnels de la santé l'utilisent pour diagnostiquer des problèmes à l'intérieur du corps humain.
Les accélérateurs de particules de plus grande puissance, tels que ceux capables de déclencher des réactions nucléaires, sont généralement utilisés à des fins scientifiques. Un accélérateur de particules utilisé pour des expériences de physique accélère généralement les flux de particules subatomiques dans des directions opposées à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. Ils manipulent ensuite et entrent en collision ces faisceaux; les particules qui composent les faisceaux se heurtent et se séparent. Les physiciens utilisent des détecteurs spéciaux pour analyser les particules décomposées, à la recherche de particules encore plus petites. Chaque nouvelle particule découverte par les physiciens fournit un monde de connaissances sur la nature et la composition de toute matière.
De nombreux collisionneurs de particules expérimentaux, notamment le Grand collisionneur de hadrons, ont inquiété certains physiciens quant aux risques que de tels dispositifs présentent pour les scientifiques impliqués, mais aussi pour la Terre dans son ensemble. Certaines théories mathématiques montrent la possibilité qu'un accélérateur de particules de forte puissance puisse provoquer la formation de trous noirs miniatures. Cependant, la plupart des physiciens s'accordent pour dire que ces micro-trous noirs, s'ils étaient produits, ne présenteraient qu'une menace mineure, voire aucune, dans la mesure où ils se dissiperaient sous forme de rayonnement de Hawking inoffensif ou se développeraient trop lentement pour présenter un danger raisonnable.
Un accélérateur de particules peut sembler à certains un outil quelque peu primitif, rappelant que des hommes des cavernes frappent des pierres ensemble pour découvrir ce qui existe à l’intérieur. Cependant, les connaissances scientifiques acquises avec de tels dispositifs sont immenses et continueront probablement à l’être à mesure que les accélérateurs de particules deviendront de plus en plus puissants. L'électron, par exemple, a été découvert grâce à l'utilisation d'un tube à rayons cathodiques. Certains pensent que la particule de Higgs-Boson, si elle était découverte, pourrait fournir la clé d'une compréhension beaucoup plus poussée du monde physique dans son ensemble.