Un anneau de stockage, tel ACO (Anneau de collision d’Orsay), est un cas particulier des « synchrotrons » qui peuvent désigner plusieurs types d’accélérateurs apparentés.
- Il sert à stocker des particules chargées, ici des électrons, afin obtenir d’intenses courants moyens. En effet, dans un accélérateur linéaire, le faisceau d’électrons est perdu en bout de course et de l’énergie doit être fournie en permanence. Dans un anneau en revanche, les pertes d’énergie des électrons par rayonnement synchrotron sont largement compensées à chaque tour, permettant de gagner plusieurs ordres de grandeurs.
- Il permet de réaliser des collisions frontales avec les antiparticules des électrons. Celles-ci, appelées positons, ont une charge positive et tournent donc en sens inverse dans l’anneau. Electrons et « positons » sont créés par 2 pré-accélérateurs linéaires et injectés successivement dans l’anneau.
- Ces collisions « particules-antiparticules » sont plus efficaces que le processus qui consiste à lancer des particules sur une cible fixe. Elles ont permis de découvrir des nouvelles particules très intéressantes pour les physiciens (à savoir : des nouveaux quarks (c =charme, t = top) un nouveau lepton ( =tau) et de nouveaux bosons : W et Z qui sont les équivalents du photon pour l’interaction faible, et H = boson de (Brout-Englert-) Higgs, dont les interactions avec les autres particules sont à l’origine de leurs masses).
- Une propriété inattendue de ces anneaux est de produire un fort rayonnement électromagnétique, baptisé « synchrotron ». Les propriétés spectrales et géométriques de ce dernier sont remarquables du fait que les électrons à l’origine de son émission, ont une vitesse proche de celle de la lumière. Les longueurs d’onde de ce rayonnement peuvent couvrir une gamme allant des rayons X à l’infrarouge. La forte intensité du faisceau est, par ailleurs, particulièrement intéressante pour son utilisation.
- ACO a été pionnier dans l’étude et l’utilisation de ce rayonnement. Par la suite, parallèlement aux grands anneaux construits pour la physique des particules, d’autres ont été spécialement conçus pour l’exploiter. Ainsi le laboratoire « SOLEIL » sur le plateau de Saclay réunit chaque année des milliers de scientifiques qui viennent pour l’utiliser avec des dispositifs expérimentaux spécialement conçus à cet effet. Ces chercheurs sont des physiciens, chimistes, biologistes, archéologues… et même des industriels.
ACO (dont les électrons ont été stockés dès 1965) a été un des tous premiers de ces anneaux qui sont devenus extrêmement performants au fil des années. Ces derniers sont maintenant des outils incontournables et universels au service de la science, des technologies et de l’innovation.