Physique des particules et voyage au CERN à Genève les 2 et 3 décembre 2013

Notions et contenus

Compétences attendues

Activités faîtes en cours

Sources de lumière colorée

Domaines des ondes électromagnétiques.

Interaction lumière-matière : émission et absorption.

Quantification des niveaux d’énergie de la matière.

Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. Énergie d’un photon.

Relation DE = hn dans les échanges d’énergie.

Connaître les limites en longueur d’onde dans le vide du domaine visible et situer les rayonnements infrarouges et ultraviolets.

Interpréter les échanges d’énergie entre lumière et matière à l’aide du modèle corpusculaire de la lumière.

Connaître les relations l= c/n et DE = hn et les utiliser pour exploiter un diagramme de niveaux d’énergie.

Cohésion et transformations de la matière

La matière à différentes échelles : du noyau à la galaxie.

Particules élémentaires : électrons, neutrons, protons.

Charge élémentaire e.

Interactions fondamentales : interactions forte et faible, électromagnétique, gravitationnelle.

Cohésion du noyau, stabilité.

Radioactivité naturelle et artificielle. Activité.

Réactions de fission et de fusion.

Lois de conservation dans les réactions nucléaires.

Défaut de masse, énergie libérée.

Réactions nucléaires et aspects énergétiques associés.

Ordre de grandeur des énergies mises en jeu.

Connaître les ordres de grandeur des dimensions des différentes structures des édifices organisés.

Connaître l’ordre de grandeur des valeurs des masses d’un nucléon et de l’électron.

Savoir que toute charge électrique peut s’exprimer en fonction de la charge élémentaire e.

Associer, à chaque édifice organisé, la ou les interactions fondamentales prédominantes.

Utiliser la représentation symbolique AZX ; définir l’isotopie et reconnaître des isotopes.

Recueillir et exploiter des informations sur la découverte de la radioactivité naturelle et de la radioactivité artificielle.

Connaître la définition et des ordres de grandeur de l’activité exprimée en becquerel.

Utiliser les lois de conservation pour écrire l’équation d’une réaction nucléaire.

Utiliser la relation Elibérée = │Δm│c2.

Recueillir et exploiter des informations sur les réactions nucléaires (domaine médical, domaine énergétique, domaine astronomique, etc.).

Comparaison des interactions au sein de l’atome d’hydrogène

Etude de quelques extraits de la pièce « Les palmes de M.Schultz » pour introduction de la radioactivité

Etude de quelques extraits de la pièce « Copenhague » pour découverte de la fusion et invention de la Bombe A

Applications : Datation, suivi médical,...

Champs et forces

Champ magnétique : sources de champ magnétique (Terre, aimant, courant).

Champ électrostatique : E = F/q

Décrire le champ associé à des propriétés physiques qui se manifestent en un point de l’espace.

Pratiquer une démarche expérimentale pour cartographier un champ magnétique ou électrostatique.

Connaître les caractéristiques :

- des lignes de champ vectoriel ;

- d’un champ uniforme ;

- du champ magnétique terrestre ;

- du champ électrostatique dans un condensateur plan ;

Accélérer un proton dans le LHC : petit film sur les différents accélérateurs du CERN

Supraconductivité/refroidissement à l’aide de l’hélium liquide