Pour démolir cette citadelle bien défendue en son inimaginable petitesse qu'est le noyau de l'atome, afin de pouvoir pénétrer les secrets de sa structure, les physiciens ont imaginé de le bombarder au moyen de particules violemment lancées contre lui. Ainsi a-t-on vu se développer une étrange « artillerie atomique », les projectiles employés, dûment accélérés par elle, pouvant être des électrons, des protons, des deutons.
En l'occurrence, deux méthodes : celle des tensions électriques énormes (atteignant plusieurs millions de volts), applicables « d'un coup », comme les tensions que l'on obtient avec le générateur Van de Graaff; celle des impulsions multiples, où l'on utilise des tensions agissant un grand nombre de fois sur les projectiles, ce qui accroît de plus en plus leur vitesse, donc leur énergie. Oh arrive ainsi à leur faire acquérir des vitesses approchant celle de la lumière, soit 300 000 km par seconde. Ils sont alors lâchés sur la cible choisie.
Dans les accélérateurs électrostatiques (Van de Graaff) et linéaires, les particules sont accélérées dans la même direction. Dans les accélérateurs circulaires, comme le cyc/otron, un puissant champ magnétique guide les particules sur une trajectoire en spirale.
A la catégorie des machines circulaires appartiennent les synchrotons, ainsi appelés parce que leur champ magnétique est réglé en synchronisme avec la source de haute tension électrique, dans lesquels les protons suivent un parcours rigoureusement circulaire. (A Saclay : Saturne.) Ils permettent des accélérations plus grandes que les cyclotrons. Des générateurs Van de Graaff ou des accélérateurs linéaires sont utilisés pour les alimenter en particules déjà lancées à très grande vitesse.
La plus puissante machine accélératrice d'Europe occidentale est le synchroton à protons du Centre européen de Recherches nucléaires (CERN), à Genève. Sa couronne accélératrice, qui pèse quelque 3 500 tonnes, a 200 m de diamètre. Assise sur 80 piliers de béton, sa stabilité est telle qu'elle n'est pas influencée (ce qui compromettrait la bonne marche des protons en leur ronde frénétique) par les vibrations pouvant parvenir, par exemple, des coups de bélier de l'Atlantique... au fond du golfe de Gascogne I
Le synchroton de Brookhaven, aux États-Unis, est plus puissant encore — et il a été lui-même dépassé par l'accélérateur
accélérateur à particules
soviétique de Serpoukhov, dont l'anneau a 460 m de diamètre.
En leur diversité, les accélérateurs présentent des possibilités différentes. C'est ainsi que ceux de basse énergie permettent l'étude des réactions nucléaires et de la structure des noyaux, tandis que les accélérateurs à électrons servent surtout à mieux connaître les propriétés électromagnétiques de la matière et que les machines à haute énergie sont consacrées à la physique des particules élémentaires.
Un nouveau type d'appareil accélérateur a été récemment conçu : l'anneau de stockage, où les particules accélérées tournent indéfiniment. Au moyen d'un double anneau de stockage, on pourra, au lieu de projeter les particules sur une cible fixe, les lancer les unes contre les autres, un faisceau de protons tournant dans un sens, et l'autre en sens contraire. Le procédé permettra ainsi d'augmenter considérablement l'énergie mise en jeu.
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