Qu'est-ce qu'un faisceau de particules?

Un faisceau de particules est un faisceau de particules accélérées, généralement chargées (ions).Les applications réelles d'un faisceau de particules comprennent des accélérateurs de particules (fracas d'atomes), en physique du plasma, des téléviseurs de tubes à rayons cathodiques, des affichages informatiques et dans les thérapies contre le cancer.Après une brève vague de recherches sur les armes de faisceau de particules dans les années 1980, de telles investigations ont été principalement abandonnées, avec des lasers et d'autres armes énergétiques dirigées attirant l'attention et la recherche de nos jours.Un exemple naturel de faisceau de particules serait la foudre, où les électrons font un saut de nuages chargés négativement à la masse neutre.

La plupart des types de faisceau de particules sont constitués de particules chargées telles que des protons ou des électrons, car les particules chargées sont faciles à accélérer le long le long du long du long du longUtilisation des aimants.La plupart des faisceaux de particules sont créés en exécutant un flux de particules à travers une série de dispositifs, qui donnent un peu de coup de pouce au faisceau, jusqu'à ce qu'il soit accéléré à une vitesse significative.Dans certains accélérateurs de particules, cette vitesse peut atteindre jusqu'à 99,999% de la vitesse de la lumière.Les faisceaux de particules composés d'électrons ont tendance à être les plus rapides, car ces particules sont plus de mille fois plus légères que les protons et peuvent ainsi être accélérées plus facilement.

Bien que le terme faisceau de particules ait une sensation de science-fiction, des faisceaux de particules sont trouvésdans tous les téléviseurs de tubes de rayons cathodiques.Même tous les câbles électriques peuvent être considérés comme contenant une sorte de faisceau de particules d'électrons, même si leur chemin est rarement linéaire.Dans une télévision par tube à rayons cathodiques, un faisceau de particules est produit par un pistolet électronique.Le pistolet électronique tire des électrons sur un écran fluorescent, qui s'allume en réponse aux particules entrantes, produisant une image.

Une utilisation innovante des faisceaux de particules est en radiothérapie, où un faisceau de particules est dirigé pour tuer les cellules cancéreuses.L'inconvénient de cette approche est des dommages aux cellules saines et le risque d'exposition aux radiations excessives.Le mécanisme d'action est que le rayonnement endommage l'ADN des cellules malignes, ce qui les rend incapables de se répercer.Un défi dans ce type de radiothérapie est la formation de tumeurs à faible teneur en oxygène - des tumeurs qui dépassent leur approvisionnement en sang.Les tumeurs avec des niveaux élevés d'oxygène sont idéaux pour la radiothérapie, car bombarder le tissu oxygéné avec une radiothérapie libère de nombreux radicaux libres qui causent des dommages secondaires aux cellules cancéreuses.

Les faisceaux de particules les plus puissants au monde sont ceux utilisés dans les plus grands accélérateurs de particules,comme le grand collisionneur de hadrons (LHC) près de Genève, en Suisse.Le grand collisionneur de hadrons se trouve dans un tunnel de 27 km (17 mi) de circonférence, jusqu'à 175 m (570 pi) sous terre.À un coût d'environ 10 milliards de dollars USD (dollars américains), le LHC est l'une des machines les plus importantes et les plus chères jamais construites.