Les accélérateurs permettent de donner une grande énergie cinétique aux particules en les accélérant. Cette énergie est nécessaire pour créer un choc entre 2 particules.Lors du choc des nouvelles particules se créent et les physiciens les étudient.(Nous reviendront plus tard sur les différents types d'expériences faites avec les accélérateurs.
Le principe du fonctionnement des accélérateurs est assez simple (Il ressemble à celui d'un écran de téléviseur.): Une source productrice de particules (un filament chauffé comme le filament d'une ampoule électrique),projette un faisceau de particules entre 2 plaques de métal:les électrodes.Les particules arrivent avec une faible vitesse et une faible énergie cinétique entre les plaques où règne un champ électrique qui les accélère (comme les électrons accélérés dans le tube cathodique d'un téléviseur).A la fin de leur trajet elles arrivent très vite avec une forte énergie cinétique vers une autre particule.Le choc se produit et un détecteur permet d'observer les particules qui apparaissent lors du choc.
Nous pouvons regarder plus précisément comment l'énergie apparait:
On considère que les 2 électrodes portent des charges de signes opposés.Cette différence de potentiel (tension) entre les
2 électrodes crée un champ électrique.Une force électrique F=qE est donc exercée sur la particule et la fait accélérer.
Alors son énergie cinétique augmente.Un calcul simple montre que celle-ci ne dépend que de la tension et de la charge
de la particule:
[énergie cinétique]=[travail fourni]
=[force]x[distance]
=[charge de la x [champ x [distance entre
particule] électrique] les électrodes]
=[charge de la x [tension x [distance entre
particule] distance] les électrodes]
=[charge de la x [tension]
particule]
Pour obtenir une très grande énergie,on ne peut pas appliquer une seule fois une tension énorme.C'est pourquoi il existe deux principaux types d'accélérateurs: les accélérateurs linéaires et les accélérateurs circulaires, dans lesquels on applique plusieurs fois des tensions pas trop élevées.De plus,de nombreux accélérateurs sont des collisionneurs.