Les expériences avec Collision de Faisceaux

Dans les expériences de collision de faisceaux, deux faisceaux de particules de haute énergie se croisent. Les vitesses des particules sont très élevées (relativistes) et comme les collisions ont lieu lorsque les particules arrivent l'une contre l'autre avec des vitesses suivant le même axe mais avec des sens opposés, on mesure l'énergie disponible dans le référentiel dit "du centre de masse".

Pour des faisceaux entrant en collision, cette énergie est égale à deux fois l'énergie des faisceaux si les particules se rencontrent avec une vitesse égale et opposée.

Pour un faisceau envoyé sur une cible fixe, l'énergie disponible est égale à la racine carrée de deux fois l'énergie du faisceau incident multiplié par la racine carrée de mc² pour une particule de haute énergie rencontrant une particule cible de masse "m".

Pour des collisions de faisceaux, l'énergie disponible passe de 2 fois l'énergie des faisceaux à 4 fois l'énergie des faisceaux. Ainsi, si vous doublez l'énergie des faisceaux, vous doublez l'énergie disponible dans la collision.

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Pour une expérience faisceau-cible fixe l'énergie disponible passe de la racine carrée de (2 fois l'énergie du faisceau fois mc²) à la racine carrée de (4 fois l'énergie du faisceau fois mc²). Doubler l'énergie d'un faisceau dans les expériences sur cible fixe n'augmente donc l'énergie disponible que d'un facteur racine carrée de 2.

 

A partir de ces constatations, il est évident que les collisions de faisceaux sont beaucoup plus efficaces que les expériences sur cibles fixes pour obtenir des collisions de haute énergie.