E1 Accélération par radiofréquence

Topique

Chaque accélérateur moderne repose sur le même mécanisme : une particule chargée traverse une cavité résonante métallique à l'instant précis où le champ électrique radiofréquence oscillant qui remplit cette cavité s'oriente dans la direction de sa propulsion. Le champ changeant de direction plusieurs fois par seconde, la particule ne peut recevoir cette impulsion que si elle traverse la cavité au moment précis du cycle. Cette exigence de synchronisation implique que les particules ne se déplacent pas en flux continu, mais par paquets traversant chaque cavité en phase. Chaque cavité, prise individuellement, ne fournit qu'une faible augmentation d'énergie. Par conséquent, pour amener un faisceau à son énergie de fonctionnement, il est nécessaire soit de relier de nombreuses cavités le long d'une section rectiligne, soit de faire passer le même paquet à travers le même petit ensemble de cavités à plusieurs reprises. Cette seconde option constitue l'avantage fondamental d'une machine circulaire par rapport à une machine linéaire, et un modèle présenté plus loin dans ce catalogue détaille cette comparaison. Dans les machines circulaires qui accélèrent les particules légères, l'énergie fournie par radiofréquence accélère non seulement le faisceau, mais compense également l'énergie que la particule perd constamment du fait de sa trajectoire incurvée – un phénomène expliqué en détail dans un module ultérieur consacré aux principes fondamentaux. La puissance qui atteint finalement les cavités provient d'amplificateurs de forte puissance et est transportée par des guides d'ondes. L'efficacité de l'ensemble du système dépend donc de la proportion de cette puissance qui accélère le faisceau par rapport à celle dissipée sous forme de chaleur dans les parois des cavités. C'est pourquoi ce module, qui s'ouvre sur le passage précis d'une particule à travers une cavité, se conclut sur cette même exigence de synchronisation, expliquant ainsi pourquoi aucun accélérateur ne transporte les particules en flux continu, mais toujours par paquets discrets.

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