Un faisceau qui se resserre tout seul express
Un faisceau d'électrons dans un accélérateur ressemble à une volée d'oiseaux : il vole en groupe serré, mais avec le temps, il se disperse. Pour maintenir les particules ensemble, on installe généralement de lourds aimants. Ici, on s'en est passé : le faisceau s'est comprimé tout seul.
Dans l'expérience menée sur l'installation FACET-II, un faisceau de 10 milliards d'électrons (charge de 1 nC) avec une énergie de 10 GeV a traversé une pile de feuilles métalliques minces. Lorsque le faisceau traverse une feuille, son champ magnétique se réfléchit sur celle-ci et revient vers le faisceau. Ce champ réfléchi agit sur le faisceau lui-même et le comprime, comme si une main invisible rassemblait les oiseaux dispersés en une volée.
Chaque feuille supplémentaire renforce la focalisation. Les mesures ont montré que le faisceau devient nettement plus dense après avoir traversé la pile. Les résultats concordent avec les calculs et les simulations informatiques.
Cette méthode de focalisation est simple et ne nécessite pas de réglage précis : le faisceau s'aligne tout seul sur les feuilles. Cela pourrait être utile pour étudier les faisceaux ultra-denses et le rayonnement puissant qu'ils génèrent.
Une charge de 1 nC représente environ 10 milliards d'électrons, regroupés en un faisceau plus fin qu'un cheveu humain.
Dans la science-fiction, les faisceaux de particules denses sont souvent utilisés comme armes ou comme outils de découpe de matériaux — ici, on retrouve un principe similaire de focalisation sans aimants encombrants.