Accélérateurs de particules : à quoi ça sert, comment ça marche ?

Un regard sur cette science et ses applications

Le développement des accélérateurs de particules débute dans la seconde moitié du XIXe siècle : il y a 150 ans. Une douzaine de types différents résulte d'autant de découvertes technologiques au cours des années. Parmi ceux-ci l'accélérateur linéaire (une série de concepts innovants, de 1924 à récemment) ; le cyclotron (deux étapes-clés, en 1932 et 1938), le bétatron (1940), le microtron (1944) ; le synchrotron (début 1950s, avancées technologiques incessantes par la suite) ; les 'FFAG' (deux étapes-clés, fin 1950s et fin 1990s). Au-delà, en R&D aujourd’hui, l’accélération par plasma (1970s).
Ces différents types d'accélérateurs de particules ont tous survécu jusqu’aujourd’hui, ils permettent la production de faisceaux de particules de toutes sortes :  faisceau d’ions, radioactifs ou non, électrons, muons, photons, et autre antimatière. Des faisceaux dirigés et collimatés (à la façon des faisceaux laser), aux paramètres taillés 'sur mesure', selon l’utilisation qui en est faite.
On les trouve partout. L’accélérateur de particules est un outil de base de la recherche fondamentale : mise en évidence de nouvelles particules, étude de la matière nucléaire, astroparticules. Il est développé pour application dans une multitude de domaines : recherche appliquée, médecine, industrie, production d’énergie, astrophysique… Les retombées de la R&D dans le domaine des accélérateurs de particules sont innombrables : traitement du cancer et imagerie médicale depuis 1895 ! le web - oui ! la ‘grille de calcul’, le laser à rayons-X, etc. etc.

Les six exposés de cette série s’intéressent à ces différents aspects : le développement de cette technologie depuis ses débuts, ainsi qu’un certain nombre d’applications, comme par exemple le traitement du cancer, la production d’énergie nucléaire, les lasers à rayons-X.

Cette série est introduite de façon pratique par deux visites de laboratoires, l’ESRF à Grenoble et le CERN à Prévessin dans l’Ain. Ces visites permettront de se faire une idée très concrète, préalablement à un « cours en salle », de divers types d’accélérateurs, de leurs nombreux composants « high tech », et de ce que représente une installation d’accélérateur et son fonctionnement.