Le cyclotron - Métropole, septembre 1996 (5,5 points)

En 1929, Lawrence conçut l'idée de cyclotron, premier accélérateur circulaire de particules.

L'appareil comporte un gros électro-aimant source de champ magnétique uniforme, une chambre à vide en forme de disque placée entre les deux pôles de l'aimant et contenant deux électrodes demi-cylindriques en forme de D, les « Dee «, placées dos à dos dans la chambre. Ces « Dee « placés dans un champ magnétique uniforme et constant, perpendiculaire au plan de la figure, sont reliés à un oscillateur haute fré­quence.

Une particule de charge q et de masse m, qui entre en A_l avec une vitesse v₁ dans le « Dee « D₁, décrit un demi-cercle de rayon R₁ = m v₁1Iqi B pendant le temps

t₁ = 7rR₁l v₁. Dans l'espace inter-électrodes, la particule soumise à un champ électrique tangentiel à la trajectoire est accélérée, elle aborde le deuxième « Dee

D₂ en A₂ avec une vitesse v₂ et décrit un demi-cercle de rayon R₂ > R₁ en un temps t₂ = 1rR₂1 v₂.

La tension sinusoïdale appliquée entre les électrodes change de signe après chaque demi-tour de la particule dans un « Dee «. La période de cette tension étant T = 27rm/lqi B, une particule décrit successivement dans chaque « Dee « des