Super Proton Synchrotron

Le Super Proton Synchrotron (en français : le Super Synchrotron à Protons), ou SPS, est un accélérateur de particules de type synchrotron. Il est situé au CERN près de Genève, dans un tunnel de sept kilomètres de circonférence qui traverse la frontière entre la France et la Suisse. Mis en service en 1976, il a permis la découverte en 1983 des bosons W et Z. Il sert maintenant d'injecteur au collisionneur à protons LHC[1].

Plan du complexe d'accélérateurs du CERN.

Histoire

Le SPS a été conçu par une équipe menée par John Bertram Adams (en). Spécifié à l'origine comme un accélérateur de 300 GeV, le SPS était en fait conçu pour pouvoir atteindre 400 GeV, une énergie de fonctionnement qu'il a atteint à la date de mise en service officielle du 17 juin 1976[2].

Une collision proton-antiproton dans le détecteur UA5 au SPS en 1982.

De 1981 à 1991, le SPS a fonctionné comme un collisionneur de hadrons, sous le nom de SppS (Super Proton–Antiproton Synchrotron), avec une énergie maximale de 450 GeV. Il fournissait des collisions aux expériences UA1 et UA2, ce qui a permis la découverte des bosons W et Z en 1983. Pour ces découvertes et une nouvelle technique de refroidissement des particules, Carlo Rubbia et Simon van der Meer ont reçu le prix Nobel de physique en 1984[3].

De 1989 à 2000, le SPS a été utilisé comme injecteur pour le LEP.

En 2000, le SPS est utilisé pour confirmer l'existence du plasma de quarks et de gluons, en utilisant des noyaux de plomb accélérés à une énergie de 33 TeV, puis projetés sur des cibles fixes[4].

De 2006 à 2012, le SPS a été utilisé par l'expérience CNGS (Cern Neutrinos to Gran Sasso) pour produire un flux de neutrinos vers le laboratoire de Gran Sasso en Italie, distant de 730 km.

Depuis 2008, le SPS est utilisé comme injecteur du LHC.

Opérations actuelles

Le SPS est aujourd'hui utilisé comme injecteur final pour les faisceaux de protons de haute intensité du grand collisionneur de hadrons (LHC), qui a débuté ses opérations le 10 septembre 2008, pour lequel il accélère les protons de 26 GeV à 450 GeV. Le LHC lui-même les accélère ensuite à plusieurs teraelectronvolts (TeV).

Le SPS est aussi utilisé pour alimenter diverses expériences en particules, comme AWAKE[5], COMPASS[6] et NA64[7].

Références

  1. CERN, « Le SPS – le supersynchrotron à protons » (consulté le 14 septembre 2019)
  2. (en) « Super Proton Synchrotron marks its 25th birthday », (consulté le 15 septembre 2019)
  3. (en) NobelPrize.org. Nobel Media AB 2019, « The Nobel Prize in Physics 1984 - Press release », (consulté le 15 septembre 2019)
  4. CERN, « Un nouvel état de la matière créé au CERN », (consulté le 15 septembre 2019)
  5. CERN, « Accélération d’électrons réussie pour AWAKE », (consulté le 15 septembre 2019)
  6. CEA, « l'expérience COMPASS » (consulté le 15 septembre 2019)
  7. (en) « NA 64 Search for dark sectors in missing energy events » (consulté le 15 septembre 2019)
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