Les perspectives semblent donc prometteuses dans deux directions :
— possibilité d’obtenir des ions lourds accélérés jusqu’à 10 MeV par nucléon, avec des intensités de 1014 ions par seconde, dans des accélérateurs très courts ;
— course vers les très hautes énergies, par exemple en accélérant l’anneau dans un accélérateur linéaire supraconducteur : on peut songer à des protons recevant 100 GeV/m.
Conclusion
Il reste encore bien des voies à explorer, en particulier l’accélération d’une particule sous l’impact d’un groupe de particules relativistes, ou bien l’interaction avec un plasma. Mais il n’est pas certain que les progrès techniques en perspective aient pour effet de mettre la recherche sur les particules élémentaires
« à la portée de toutes les bourses ».
En fait, déjà dans le passé, le coût du mégaélectron-volt a diminué grâce aux nouveaux procédés d’accélération : les synchrotrons à protons à gradients alternés d’environ 30 GeV coûtent approximativement 1 000 $/MeV à comparer aux chiffres de 4 000 $/MeV pour les synchrotrons à protons primitifs, de 6 000 $/MeV pour le grand accélérateur de 20 GeV du S.L.A.C. et de 10 000 $/
MeV pour un cyclotron ordinaire à une dizaine de mégaélectrons-volts ou pour un synchrocyclotron de quelques centaines de mégaélectrons-volts. Mais la recherche de performances toujours plus poussées a abouti à des coûts globaux de plus en plus élevés. Selon une image de M. S. Livingston, ce sont sans doute là « les monuments intellectuels de notre époque ». Mais la charge de les construire et de les exploiter dépasse déjà les budgets des petits pays ; elle suppose actuellement une coopération à l’échelle d’un continent, bientôt à l’échelle de notre planète. Le succès de telles coopérations est une riche expé-
rience humaine. Ce n’est peut-être pas là le moindre intérêt de l’aventure que constitue la progression des accélérateurs vers les énergies sans cesse plus hautes.
F. N.
Les grands spécialistes
des accélérateurs de
particules
Luis Walter Alvarez, physicien amé-
ricain (San Francisco 1911). Collaborateur de Lawrence à l’Université de Californie, il découvre les propriétés magnétiques du neutron, l’hélium 3 et le tritium. Après avoir travaillé pendant la Seconde Guerre mondiale à la réalisation du radar, il retourne à Berkeley, ou il réalise l’accélérateur linéaire à protons. Prix Nobel de physique pour 1968.
Sir John Douglas COCKCROFT, v.
l’article.
Donald William Kerst, physicien
américain (Galena, Illinois, 1911). En 1940, il réalise à l’Université de l’Illinois, où il est professeur, le premier bêtatron, appareil accélérateur d’élec-
trons utilisant la variation d’un flux d’induction, dont l’idée avait été émise par l’Américain Joseph Slepian. Par la suite, il construit plusieurs appareils du même type, de plus en plus puissants.
Ernest Orlando LAWRENCE, v.
l’article.
Edwin Mattison McMillan, physicien américain (Redondo Beach, Californie, 1907), professeur de physique à l’Université de Californie. En 1940, grâce au cyclotron de Berkeley, il obtient le neptunium à partir de l’uranium, puis, l’année suivante, avec G. T. Seaborg, il isole le plutonium. En 1946, en collaboration avec l’Anglais M. L. E. Oliphant (Adélaïde, Australie, 1901), il imagine le synchrotron. Il partage avec Seaborg le prix Nobel de chimie pour 1951.
Robert Jemison Van de Graaff, physicien américain (Tuscaloosa, Alabama, 1901 - Boston 1967), professeur à l’Institut de technologie du Massachusetts. Dès 1933, il réalise les grandes machines électrostatiques, produisant des tensions de plusieurs millions de volts, destinées à l’accélération de particules électrisées.
Vladimir Iossifovitch Veksler, physicien soviétique (Jitomir 1907 - Moscou 1966), professeur à l’Institut de recherches nucléaires de Moscou. Il a donné, en même temps que McMillan et Oliphant, le principe du synchrotron et imaginé un accélérateur pour électrons, le microtron. Il a dirigé la construction du grand accélérateur de Doubna.
Rolf Wideröe, physicien norvégien (Oslo 1902). Ingénieur en électronique, il passe en 1927, à Aix-la-Chapelle, une thèse de doctorat dans laquelle il donne le principe de l’accélération résonnante. Ses travaux inspirent à Lawrence la découverte du cyclotron et marquent une étape vers la réalisation du bêtatron par Kerst. Lui-même participe à la construction d’accélérateurs de particules.
▶ Anneaux d’accumulation ou anneaux de stockage.
✐ M. S. Livingston et J. P. Blewett, Particle Accelerators (New York, 1962). / P. Lapos-tolle, les Accélérateurs de particules (Fayard, 1964). / P. Musset et A. Lloret, Dictionnaire de l’atome (Larousse, 1964). / H. Bruck, Accélérateurs circulaires de particules. Introduction à la théorie (P. U. F., 1966). / A. A. Kolomensky et A. N. Lebedev, Theory of Cycle Accelerators (Amsterdam, New York, 1966). / D. Boussard, les Accélérateurs de particules (P. U. F., coll.
« Que sais-je ? », 1968).
Chronologie
1919 Dispositif multiplicateur de tension de M. Schenkel
1921 Dispositif multiplicateur de tension de H. Greinacher
1922 Brevet pris par J. Slepian pour l’utilisation du champ électrique, produit par un champ magnétique variable avec le temps, à l’accélération d’électrons
1924 Dispositif multiplicateur de tension de E. Marx et M. Töpler
1924 Première ébauche d’une accélération résonnante par G. Ising à Stockholm 1926 Dispositif multiplicateur de tension de B. L. Rossing (Leningrad)
1927 Principe d’un accélérateur d’électrons utilisant un champ magnétique pulsé par G. Breit et M. A. Tuve
1927 - 1928 Premier accélérateur résonnant décrit dans la thèse de R. Wideröe 1929 Premières expériences sur les générateurs électrostatiques par R. J. Van de Graaff à Princeton
1930 Premier multiplicateur de tension de J. D. Cockcroft et E. T. S. Walton accélérant des protons à 300 kV
1930 Principe du cyclotron donné par E. O. Lawrence
1931 Première opération du cyclotron de E. O. Lawrence et M. S. Livingston le 14 avril 1931 à Berkeley (Californie)
1931 Première esquisse du générateur électrostatique de R. J. Van de Graaff 1931 Premier accélérateur linéaire à ions
lourds mis en service par D. H. Sloan et E. O. Lawrence
1932 Première expérience de désintégration des noyaux effectuée à l’aide du « multiplicateur de tension » de J. D. Cockcroft et Walton au laboratoire Cavendish à Cambridge (Grande-Bretagne)
1932 Premier cyclotron utilisable à des expériences de réactions nucléaires par E. O. Lawrence et M. S. Livingston 1933 Premier accélérateur Van de Graaff utilisé à des expériences de physique nu-cléaire par M. A. Tuve à Washington 1938 Solution apportée théoriquement par L. H. Thomas au problème de focalisation des trajectoires dans un cyclotron aux énergies relativistes
1940 Premier bêtatron construit par D. W. Kerst à l’Université de l’Illinois (États-Unis)
1945 Découverte du principe de l’accélé-
ration synchrone par V. I. Veksler (U. R. S. S.) et, indépendamment, par E. M. McMillan (États-Unis)
1946 Premier accélérateur linéaire à protons mis au point par L. W. Alvarez (Californie)
1950 Prise de brevet par N. Christofilos sur le principe de la focalisation par alternance de gradients
1952 Découverte du principe de la focalisation par alternance de gradients par Courant, Livingston et Snyder (Brookhaven) 1952 Entrée en service du « cosmotron » de 3 GeV de Brookhaven (État de New York) 1954 Entrée en service du « bévatron » de 6 GeV de Berkeley
1956 Symposium du Cern sur les accé-