La ronde des électrons

Matériaux : Verre, acier, hélium (gaz), tungstène


La ronde permet de rendre compte des phénomènes physiques qui interviennent dans l'anneau, à savoir l'action d'un champ électrique et d'un champ magnétique sur un faisceau d'électrons.


Principe physique

La ronde des électrons est d'abord constituée d'une source d'électrons. Il s'agit d'une plaque de Tungstène, la cathode (a), que l'on chauffe afin d‘extraire des électrons par effet « thermoélectronique ». On applique ensuite un champ électrique entre la cathode et une anode (b) placée plus haut, ce qui permet d'accélérer les électrons produits. La trajectoire des électrons est rendue visible par leur interaction avec un gaz d'hélium contenu dans l'enceinte. A cet instant, on est donc parvenu à produire des électrons et à les accélérer. Il faut ensuite les faire tenir sur une orbite circulaire pour les stocker dans l'anneau. Pour ce faire, on utilise deux bobines dans lesquelles on fait passer un courant électrique et qui sont placées dans une configuration dite de Helmholtz afin de créer un champ magnétique uniforme. Ce champ magnétique B est dirigé suivant l'axe des bobines (vers vous sur le schéma). A présent, lorsqu'un électron va ressentir ce champ magnétique, il va subir une force dirigée perpendiculairement à sa direction et à celle du champ magnétique. Il va donc subir une trajectoire courbe. Plus on augmente l'intensité du champ magnétique et plus on courbe la trajectoire, jusqu'à former un anneau, comme dans ACO.



Parole de physicien
" Rappelons tout de même que dans ACO, il n'y a pas d'hélium. Un vide poussé est maintenu dans les tubes de l'anneau où circulent les faisceaux d'électrons et de positrons, afin de ne pas provoquer d'interactions indésirables entre les faisceaux et l'air qu'ils traverseraient… Cela dégraderait beaucoup trop la qualité des faisceaux. Mais sur la ronde des électrons, il nous a bien fallu trouver un moyen de montrer le faisceau d'électrons : en remplissant le tube d'hélium, on peut suivre le joli pinceau bleu créé par l'interaction entre les électrons et le gaz. Spectaculaire !




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