Musée des confluences

Accélérateur de particules Cockcroft et Walton

 

utilisation

L'accélérateur, qui a fonctionné jusqu’en 1980, a été utilisé par les services de la Défense Nationale au Fort de Montrouge pour étalonner ses appareils de dosimétrie et de radioprotection, dans le cadre du programme nucléaire français.

Ce type d'accélérateur a été mis en œuvre pour briser des noyaux lourds, en les bombardant avec des particules accélérées à l'aide d'un générateur de haute tension électrostatique. Douglas Cockcroft et Ernest Thomas Sinton Walton ont obtenu le prix Nobel de physique en 1951 en brisant pour la première fois un noyau : l'expérience a eu lieu en 1932 à partir d’un accélérateur similaire à celui-ci, alimenté par un générateur de haute tension électrostatique. Leur accélérateur a également permis d'étudier les noyaux d'uranium et de plutonium au sein du projet Manhattan, qui a abouti à la bombe atomique. L'instrument est typique de ce qu'on a appelé après la Seconde Guerre mondiale la "Big Science", qui caractérise les programmes de recherche à grande échelle : ces programmes sont soutenus par des États, des scientifiques et des industriels, qui mettent en commun moyens financiers, personnels (chercheurs, ingénieurs, techniciens) et infrastructures. Ils peuvent être conduits dans le plus secret comme le projet Manhattan, ou au contraire être rendus publics comme les travaux du CERN.

description

L'accélérateur de particules Cockcroft et Walton Philips 600 est un accélérateur linéaire électrostatique. Il est composé de deux parties principales : le générateur (à gauche) et l’accélérateur proprement dit (à droite). Le générateur est lui-même composé d'un transformateur de haute tension relié à la base du générateur. Ce dernier comprend une série de condensateurs et de redresseurs montés en cascade afin de multiplier la tension. Le principe de fonctionnement de ce multiplicateur a été découvert en 1919 par Heinrich Greinacher, un physicien suisse : c’est pourquoi il est également nommé cascade de Greinacher.

L’accélérateur a besoin pour fonctionner de plusieurs éléments : une source de particules chargées (en général une cathode), un tube cylindrique où le vide poussé permet aux particules de ne pas être ralenties par des collisions avec d’autres particules, et des champs électriques et magnétiques pour les accélérer. Le principe de fonctionnement est le suivant : une haute tension statique est appliquée entre 2 électrodes, produisant ainsi un champ électrique statique. Le faisceau de particules émises puis accélérées est ensuite guidé et focalisé à l’aide de déflecteurs et de lentilles électrostatiques ou magnétiques. Le faisceau est dirigé sur une cible et les collisions qui se produisent sont analysées par des détecteurs de particules. L'ensemble est commandé et contrôlé à l'aide de 2 pupitres, l'un pour la partie accélérateur et l'autre pour le tube à expérience.

Seule la partie supérieure a été remontée ; l'ensemble est deux fois plus haut et pèse environ 3 500 kg.

expositions

  • L'accélérateur de particules est présenté dans l'exposition permanente Sociétés, dans la partie consacrée aux échanges et à la mise en réseau des savoirs, avec deux autres objets sciences et techniques : une machine à chiffrer et un Micral N..

Les accélérateurs de particules rendent possible, à partir des années 1930, la compréhension de la matière. Il s’agit ici du premier type d’accélérateur capable de briser des atomes. Ses inventeurs, Cockcroft et Walton, ont obtenu le prix Nobel de physique en 1951. La physique des particules a ouvert la voie à l’électricité nucléaire, à la radiothérapie mais aussi à la bombe atomique.

Les sciences et techniques ne peuvent en effet se concevoir sans échanges : idées, connaissances, instruments ou encore outils circulent et s'adaptent dans le temps et l'espace, comme en témoignent par exemple la boussole chinoise, la mécanique grecque ou les mathématiques arabes. Le rythme et la nature de ces échanges dépendent étroitement du contexte de production des savoirs, entre secret et partage. Avec l’essor de réseaux numériques mondialisés, les échanges entre chercheurs, ingénieurs et citoyens ont connu une accélération sans précédent, modifiant dans le même temps pratiques et enjeux : inflation des données et traitement en temps réel posent la question de la maîtrise des savoirs scientifiques et techniques, de leur conception à leurs conséquences.

La présence de ces trois objets correspond également à une thématique qui était davantage développée dans des versions précédentes de l'exposition. Il s'agissait de montrer le rôle du militaire dans la recherche et l'innovation, menées au sein de projets confidentiels et stratégiques, avant d'aboutir parfois à des applications quotidiennes : c'est par exemple le cas d'Internet, issu du réseau militaire Arpanet, du GPS, ou de matériaux innovants comme le titane.

  • Cet objet a par ailleurs déjà été exposé par le musée des Confluences lors de l'exposition hors les murs Observer, qui a eu lieu à la CCI de Lyon en février 2010.

sources complémentaires

liens sélectifs

 

Éditeur : 
Musée des Confluences (Lyon, France)
Modifié le : 
25 Février 2015
Crédits : 
Musée des Confluences (Lyon, France), dépôt d'Universcience – collections muséologiques,