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Une initiation à la physique des particules et un projet pédagogique innovant :
la fabrication d’un cosmodétecteur

samedi 6 avril 2013, par Webmestre.

Explications

Découverts au début du siècle dernier, les rayons cosmiques qui traversent l’atmosphère terrestre, composés de particules stables (principalement des protons, des noyaux atomiques et des électrons), ont des origines diverses. Ils sont liés aux éruptions solaires, à l’accélération des champs magnétiques résultant d’explosions de supernovæ, mais peuvent aussi provenir des noyaux de galaxies particulièrement lumineux appelés « quasars ». Lorsque ce rayonnement dit primaire entre dans l’atmosphère terrestre après un trajet de plusieurs milliers d‘années-lumière, il interagit avec les électrons et les noyaux des atomes ainsi qu’avec les molécules composant l’air. La composition du rayonnement cosmique change lors de sa propagation dans l’atmosphère et développe ce que l’on appelle une gerbe de particules. Les protons et autres noyaux composant les rayons cosmiques produisent des « mésons », tandis que les « pions » (ou « mésons pi ») chargés se désintègrent en « neutrinos » ou en « muons », selon les réactions. Ces muons sont détectables au sol. Le flux des muons au niveau de la mer est en effet d’environ 1 muon par cm² par minute, ce qui conduit à ce que notre corps soit traversé par 100.000 muons par heure !

Un projet pédagogique innovant

Dans le cadre de l’Atelier scientifique encadré par M. Moisseron, un atelier contribuant à développer les vocations scientifiques de nos lycéens, huit élèves de Première scientifique se sont lancés dans la fabrication d’un détecteur de muons cosmiques appelé cosmodétecteur. Pour ce faire, ils sont allés le 21 mars 2013 à la rencontre de François de Oliveira, physicien du Grand Accélérateur National d’Ions Lourds (GANIL), à Caen.

Vous pouvez découvrir le compte-rendu que les chercheurs du GANIL ont fait de cette rencontre riche d’enseignements sur le site « Relais d’sciences » en consultant l’article suivant : Un chevalier à l’assaut des muons.

Nous attendons désormais avec impatience la prochaine étape, plus technique, celle de la construction du cosmodétecteur. Ce petit bijou de technologie permettra de faire le lien entre la recherche et l’enseignement, de rendre les connaissances plus vivantes et de révéler les secrets de ces particules subatomiques provenant des confins de l’Univers et dont les plus énergétiques et les plus rares demeurent un mystère...

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Un détecteur de muons cosmiques appelé cosmodétecteur.