Accélérateurs de Particules : Principes & Limitations - LPSC

Johann Collot Cours de l'école doctorale de physique de Grenoble et du DESA de Casablanca
Accélérateurs de particules : principes & Limitations
Année : 2006
3.2 Rayonnement synchrotron :
Physiquement, le rayonnement synchrotron est une conséquence du fait que la vitesse de la lumière est
finie.
Une charge ponctuelle en mouvement uniforme, observée dans son référentiel propre, produit un champ
radial de Coulomb. Pour , la charge est accélérée perpendiculairement à sa direction de
propagation ( particules dans un champ magnétique uniforme ) .
direction de propagation
Du fait que la vitesse de la lumière est finie, les lignes de champ sont perturbées sur un sphère de
rayon . Il y a apparition d'une nouvelle composante longitudinale du champ électrique, variable en
temps (du fait du mouvement accéléré de q), de sens opposé à la direction d'accélération et d'un champ
magnétique azimutal induit par la variation de ( ∇×=
∂
∂
) . Le vecteur de Poynting
= ∧ qui mesure la quantité d'énergie électromagnétique transportée par unité de surface et par
seconde est ici non-nul. Ceci indique l'émission d'un rayonnement électromagnétique dans un plan
transverse à la direction d'accélération. Pour des particules relativistes observées dans un repère
immobile, l'effet Doppler accroît la fréquence du rayonnement dans la direction de propagation et
inversement il la diminue dans la direction opposée. Le résultat se traduit par un transfert de l'énergie
rayonnée dans un cône centré sur la direction de propagation ayant un demi-angle quadratique moyen:
≈
, où est le facteur relativiste de la charge q .
Le rayonnement synchrotron tient son nom du fait qu'il a été mis en évidence expérimentalement pour
la première fois auprès d'un synchrotron à électrons de 70 MeV construit par la General Electric en 1947
par Langmuir et ses collègues.
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direction d'accélération