Les origines

A la fin du 19 eme siècle Hendrik Antoon Lorentz a étudié de façon expérimentale la force que subissait une particule en fonction de sa charge q et de la puissance du champ E dans lequel elle se trouvait.

A cette époque, les moyens expérimentaux dont disposait Lorentz lui permettait à peine d’établir la formule, et ce, lorsque la charge est immobile dans le champ électrostatique. Il lui aurait été très difficile de faire des expériences avec des particules accélérées pour savoir si la force qE était toujours la même lorsque la particule est en mouvement dans le champ. Il s’est peut-être posé la question, mais il n’a pas pu le tester. C’est classique, la science est toujours limité par les capacités expérimentales de son époque. Les scientifiques ont beaucoup d’idées, et petit à petit les évolutions des techniques et de la théorie permettent de valider une idée, ou d’en invalider une autre.

Un peu plus tard, les moyens technique évoluant donc, au début du 20 eme siècle, des scientifiques, dont Ernest Rutherford ont accéléré des particules avec des champs électrostatique de plus en plus puissant et constate qu’elles ne dépassent pas la vitesse de la lumière c tout en considèrant toujours depuis Lorentz, que la force reste la même, c’est à dire qE, même si la particule se déplace dans le champ électrostatique à des vitesses s’approchant de la vitesse de propagation du champ lui-même…

On peut trouver cela très surprenant qu’ils ne se soit pas posé cette question « plus que ça » de la part de scientifique absolument remarquable comme Rutherford mais il faut comprendre qu’a l’époque de nombreux changement profond bouleversait la physique, l’ether qui était censé permettre aux ondes électromagnétique de se propager fut mis en doute par Michelson et Morley, il y eu aussi les travaux de Maxwell-Lorentz, très mathématique, qu’on appelle d’ailleurs « les équations de Maxwell », et finalement Einstein dans la foulé de Maxwell qui, en y ajoutant d’autres calculs encore découvre une équivalence entre entre la masse et l’énergie E=Mc²…

Dans cette euphorie de résultats parfois vraiment surprenant, dont certains était correct comme la correspondance entre la masse et l’énergie, on a « accepté » d’interpréter les résultats des expériences d’accélérations par la distorsion des distances, des masses, et du temps lorsque la vitesse approche celle de la lumière, et au final, que la vitesse lumière c ne peut pas être dépassé. Et plus personne ne pensait depuis longtemps à mettre en doute des détails devenu presque « ennuyeux » comme la constance ou pas de la force qE sur la particule quelle que soit sa vitesse dans le champ. C’est devenu une vérité scientifique sans qu’aucune véritable expérience ne soit faite à ce propos pour le confirmer…

Sur ces bases erronées, on a augmenté la puissance des champs pour augmenter la vitesse des particules dans les accélérateurs, et allongé la distance d’accélération en les faisant tourner en rond pour les accélérer sur des milliers de kilomètres, comme dans le dernier né, le LHC.

Voilà toute l’histoire et comment on en est arrivé là.. :)

Pour finir, comme je le sous entends dans cette introduction, il est bien sur possible d’accélérer des particules au delà de la vitesse de la lumière, ce sera d’ailleurs un des sujet principal des articles de ce site et nous verrons comment faire en détail, mais évidement il faut tenir compte du fait que la force qE tends vers 0 lorsque la particule se déplace à des vitesses proches de la lumière c par rapport à l’émetteur du champ électrostatique accélérant.

 

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