AWAKE

AWAKE explore l’utilisation des plasmas pour accélérer les particules jusqu’à des énergies élevée sur de courtes distances

L’expérience AWAKE (Advanced WAKEfield Experiment, accélération par champ de sillage) est un projet de R&D concernant les accélérateurs mené au CERN. Il s’agit d’une expérience de démonstration de principe qui étudie l’utilisation des champs de sillage plasma générés par des faisceaux de protons pour l’accélération de particules chargées.

Un champ de sillage plasma est un type d’onde généré par des particules se déplaçant dans un plasma. Dans le dispositif AWAKE, des faisceaux de protons sont envoyés dans des cellules de plasma pour produire ces champs de sillage. Ceux-ci pourraient permettre de produire des gradients accélérateurs des centaines de fois plus élevés que ceux obtenus avec les cavités radiofréquence. Les futurs collisionneurs pourraient ainsi atteindre des énergies plus élevées sur des distances plus courtes que ce qui est possible actuellement.

AWAKE utilise des faisceaux de protons en provenance du Supersynchrotron à protons (SPS). Ces protons sont injectés dans une cellule plasma de 10 mètres afin de produire de forts champs de sillage. Un deuxième faisceau sera alors accéléré par les champs de sillage, l’accélération pouvant atteindre plusieurs giga-volts d’énergie. Le projet AWAKE a été approuvé en 2013 et les premiers faisceaux de protons ont été envoyés vers la cellule plasma fin 2016. Au cours de l'exploitation 2016/2017, des champs électromagnétiques intenses générés par les faisceaux de protons interagissant avec le plasma ont été observés pour la première fois. En 2018, des électrons ont pour la première fois été accélérés par ces champs de sillage plasma générés par des faisceaux de protons.

Dans cette vidéo 360°, Ans Pardon, coordinatrice technique d'AWAKE, explique comment l'expérience fonctionne (Vidéo : Maximilien Brice, Julien Ordan/CERN)

AWAKE est la première expérience d’accélération par champ de sillage plasma entraînée par des protons. AWAKE permettra, non seulement de démontrer qu’on peut utiliser des protons pour produire des champs de sillage, mais aussi de développer les technologies nécessaires pour des projets d’accélération plasma entraînés par des protons.

AWAKE est une collaboration scientifique internationale constituée de 18 instituts et compte plus de 90 ingénieurs et physiciens (août 2018).

Edda Gschwendtner présente le concept d'accélération par champs de sillage lors d'une conférence TEDxCERN (en anglais). (Vidéo : TEDx)

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