Champ magnétique produit sur l'oscilloscope par des
étudiants utilisant deux aimantsUn oscilloscope ordinaire et deux petites barres magnétiques peuvent vous permettre de voir deux façons importantes de contrôler des faisceaux de particules dans les accélérateurs.
Un faisceau électronique se déplace dans un oscilloscope à peu près en ligne droite de l'arrière vers l'avant sous l'action d'une différence de potentiel de 10 000 volts. Pour montrer comment un champ magnétique peut dévier un faisceau de particules chargées, régler un oscilloscope pour produire un point bien focalisé près du centre de l'écran. Positionnez le pôle nord d'un aimant directement au dessus du faisceau de l'oscilloscope, et le pôle sud d'un autre aimant directement dessous le faisceau comme indiqué ici. (attention de ne pas abîmer l'écran avec les aimants.)
Champ magnétique produit sur l'oscilloscope par des
étudiants utilisant deux aimants
Expliquez la direction vers laquelle le faisceau est dévié. En utilisant des aimants en forme de C (voir ci-dessous) placés régulièrement autour du tube d'un accélérateur circulaire, les physiciens sont à même de dévier un faisceau de particules selon une trajectoire quasi circulaire.
Le faisceau de particule à l'intérieur d'un champ
magnétique d'un aimant en forme de C.
Ensuite, vous pouvez expérimenter la façon dont un champ magnétique peut focaliser un faisceau de particules chargées en réglant l'oscilloscope pour produire un faisceau non focalisé (tournez le bouton focus jusqu'à ce que le spot à l'écran soit aussi large que possible). Un faisceau non focalisé donne un spot large sur l'écran, comme vous pouvez le voir en haut à droite. Dans les accélérateurs de particules, les faisceaux non focalisés sont indésirables car ils produisent un taux faible de collisions entre les particules d'un faisceau.
Oscilloscope non focalisé sans aimants
Placez un aimant (avec le pôle nord au dessus) contre l'écran de l'oscilloscope et à la gauche du faisceau (comme indiqué ci dessus). Puis placez un autre aimant avec le pôle nord en bas contre l'écran de l'oscilloscope et à droite du faisceau. Le point sur l'écran est maintenant écrasé verticalement et élargi horizontalement.
Oscilloscope non focalisé avec des aimants
Essayez de visualiser la situation que vous venez de tester en regardant le diagramme suivant et en utilisant la "loi de la main gauche" (le faisceau est négatif).
L'arrangement des aimants que vous avez mis en place s'appelle un quadrupôle. Comme vous l'avez constaté un arrangement en quadrupôle améliore la focalisation d'un faisceau de particules dans une direction, et l'empire dans la direction perpendiculaire. En utilisant deux quadrupôles suffisamment espacés le long de la trajectoire du faisceau, - et l'un tourné de 90° par rapport au premier- il est possible d'améliorer complètement la focalisation d'un faisceau de particules. C'est ainsi que les physiciens améliorent la focalisation des faisceaux dans les accélérateurs de particules.
