Qu'est-ce qu'un accélérateur linéaire?

Un accélérateur linéaire est un appareil qui accélère la question à une vitesse élevée en le déplaçant sur un chemin linéaire avec des champs électromagnétiques.Le terme est le plus souvent utilisé pour désigner un accélérateur de particules linéaires, ou Linac, qui accélère les atomes ou les particules subatomiques.«L'accélérateur linéaire peut également se référer à des appareils qui utilisent l'électromagnétisme pour propulser des objets plus grands, tels que les bobines et les rails.Les accélérateurs de particules linéaires sont couramment utilisés dans les expériences de médecine, d'industrie et scientifiques, et les accélérateurs électromagnétiques pour des objets plus grands peuvent avoir des applications futures à des fins telles que le voyage spatial et les armes.

Un accélérateur de particules linéaire tire des particules chargées magnétiquement.Ceux-ci peuvent être des atomes chargés entiers, appelés ions ou particules subatomiques telles que les protons et les électrons.Premièrement, la particule à accélérer est générée par un dispositif électromagnétique tel qu'une cathode ou une source d'ions et libéré dans une chambre à vide en forme de tuyau bordée d'électrodes.Les électrodes sont ensuite sous tension pour créer des champs magnétiques oscillants qui confèrent de l'énergie à la particule et l'accélérer dans le tube vers la cible des appareils.La disposition précise des électrodes dans le tube, la puissance et la fréquence de l'énergie envoyée dans les électrodes et la taille des électrodes varient toutes en fonction des particules accélérées et du but de l'appareil.

Un exemple simple et très courant est le tube à rayons cathodiques, couramment utilisé dans les téléviseurs, les moniteurs et autres technologies d'affichage.Le tube à rayons cathodiques propulse les électrons dans le tube jusqu'à ce qu'ils frappent une cible solide à l'extrémité des tubes en matériaux luminescents appelés phosphores, qui sont généralement des composés sulfurés métalliques.Cela entraîne une partie de l'énergie des électrons comme une émission d'énergie électromagnétique dans les longueurs d'onde que l'œil humain détecte comme une lumière visible.Les machines à rayons X utilisée en médecine et en recherche biologique suivent un principe similaire, tirant des flux d'électrons dans le cuivre, le molybdène ou le tungstène pour produire des émissions de rayons X qui peuvent être utilisées pour l'imagerie ou, avec des appareils plus puissants, la radiothérapie.

LinearLes accélérateurs de particules sont également utilisés dans la recherche scientifique.Les petits dispositifs sont fréquemment utilisés pour l'imagerie dans la recherche biologique et archéologique.Les accélérateurs linéaires utilisés pour la recherche varient considérablement en taille et peuvent atteindre des dimensions vraiment colossales en raison des niveaux d'énergie extrêmement élevés nécessaires pour produire certains des phénomènes étudiés en physique moderne.Le plus grand accélérateur de particules linéaires sur Terre, situé au Laboratoire d'accélérateur national du SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) à Menlo Park, en Californie, mesure deux milles de long.

Ils sont également utilisés dans certains processus industriels.Certaines puces de silicium utilisées dans l'électronique moderne sont fabriquées dans un processus incorporant des accélérateurs qui propulsent des atomes chargés entiers au lieu de particules subatomiques, permettant un placement très précis des atomes pendant la production.Les accélérateurs peuvent également être utilisés pour implanter des ions dans la surface des matériaux tels que l'acier, modifiant la structure du matériau pour le rendre plus résistant aux fissures de corrosion chimique.

Le terme «accélérateur linéaire» est également parfois utilisé pour les dispositifs qui propulsent plus grandsobjets de manière similaire, en utilisant l'électromagnétisme pour accélérer un projectile le long d'un chemin droit.Ceux-ci fonctionnent en faisant couler l'électricité à travers une bobine métallique enroulée autour du canon de l'appareil, une conception appelée coilgun, conducteur de masse ou pistolet Gauss, ou à travers une paire de rails métalliques positionnés les uns aux autres, appelés railgun.Un objet composé d'un matériau ferromagnétique, comme le fer, peut être accéléré dans le canon de l'appareil avec les champs magnétiques produits par des courants électriques correctement chronométrés.Des bobines ont été proposées comme un moyen possible de lancer des cargaisons de la surface de la Terre dans l'espace, et des bobines et des railssont recherchés comme des armes possibles.