deco

L'électronvolt (eV)


En physique des particules les énergies étudiées sont très petites, une énergie permettant d'écrire cette énergie sans utiliser de sous-multiples est donc nécessaire. Cette unité s'appelle l'éctronvolt et correspond à l'énergie cinétique d'un électron soumis à un potentiel de 1V. On obtient alors:
1eV= 1,60217646 × 10-19 joules


On sait aujourd'hui que l'on ne peut pas dépasser la vitesse de la lumière (~300 000km/s) et cela même dans le vide. On sait aussi que l'énergie potentielle d'un corps est définie par la formule E=mc² de Einstein.

Son énergie avec la vitesse s'écrit

Ainsi quand la vitesse se rapproche de la vitesse de la lumière le diviseur tend vers 0 et donc l'énergie tend vers l'infini.
Cette équation nous permet aussi de dire que la vitesse de la particule ne peut atteindre celle de la lumière car cela amènerait à diviser par 0, ce qui est impossible.


Ainsi une particule peut théoriquement avoir une énergie infinie, c'est pour cela que les accélérateurs de particules augmentent la vitesse du flux de particules de plus en plus proche de la vitesse de la lumière, sans pour autant pouvoir l'atteindre. Un hadron ne pourra donc jamais, même dans un accélérateur d'une taille infinie, atteindre la vitesse d'un photon, puisque ce dernier ne possède pas de masse.





Energie & LHC: un petit ordre de grandeur


Il y a deux types d'accélération au LHC : les protons ainsi que les ions Plomb (Pb). L'énergie du faisceau serait équivalente à l'énergie cinétique d'une voiture roulant à 1600 km/h (ou a un TGV roulant à 150 km/h), et tous les noyaux de plomb accélérés permetteraient d'obtenir une énergie de collision de 1150 TeV. Mais peut-on dire que l'énergie d'un seul proton est élevée?

En fait, l'énergie cinétique d'un seul proton serait environ équivalente à celle d'un moustique (au vol- 1 TeV). Cette énergie serait donc élevée pour un proton par rapport à sa taille: on parle d'une densité d'énergie très élevée, car l'énergie est concentrée dans un volume environ mille milliards de fois plus petit pour le proton que pour le moustique. C'est l'énergie des nombreux paquets de protons accélérés qui est phénomènale.

En conclusion : l'énergie de chaque particule est faible, l'énergie de chaque choc est faible. L'énergie totale de toutes les particules présentes dans l'accélérateur est très grande. Si on etait capable de faire collisionner a un meme moment toutes les particules de l'accélérateur entre elles, on aurait une énergie énorme (nous n'avons pas les moyens technologiques pour le faire).