Après avoir constaté plusieurs éboulements de caves dans notre région, nous nous sommes demandées si l'épaisseur du plafond des caves était connue. Cette information nous permettrait de connaître la fragilité des roches afin de prévenir les risques d'éboulements. Nous nous sommes alors renseignées sur des moyens permettant de déterminer l'épaisseur d'un plafond rocheux.
De plus, nous avons appris que le lycée allait recevoir un détecteur de muons (cosmodétecteur). Les muons sont des particules qui proviennent du ciel et qui ont la capacité de traverser la matière assez facilement. Ils sont déjà utilisés en géologie pour étudier le relief de volcans (tomographie).
Nous nous sommes alors demandées s'il était possible de mesurer l'épaisseur d'une roche grâce à la détection des muons dans le cadre de nos Travaux Personnels Encadrés de Première S sur l'année 2014-2015.
La suite très prochainement...En attendant, notre production au format pdf ci-dessous.
En guise de récompense pour leur prix décroché lors de la finale nationale des olympiades de Physique avec leur projet "La Cave, les Muons et le Tuffeau", Elise Bonin, Lise Germon et Alice Huguet toutes les 3 en Terminale Scientifique, ont visité l'Institut d'Optique Graduate School de Paris plus connu sous le nom d'école Sup'Optique le lundi 27 juin 2016.
Elise Bonin, Lise Germon et Alice Huguet, 3 élèves de terminale S, ont participé, les 29 et 30 janvier 2016, à la finale nationale des olympiades de Physique à l'Université Paris-Diderot (Paris VII). Pour plus d'informations sur leur projet cliquer ici.
Le rayonnement cosmique primaire, provenant notamment du soleil mais aussi de la galaxie entière, est un flux de noyaux atomiques et d’autres particules. Ce rayonnement entre en collision avec l’atmosphère de la Terre, et les protons qui le constituent interagissent alors avec les noyaux de l’atmosphère et forment une gerbe de particules (fig.1).
Figure 1 : Schéma de la gerbe de particules du rayon cosmique secondaire
Le muon se forme dans les hautes couches de l'atmosphère à une altitude d'environ 10000 à 20000m. Son temps de vie théorique dans son référentiel propre est de τ0=2,197 µs.
Il a également, dans ces conditions, une vitesse très proche de celle de la lumière : environ 0,9997c, soit 2,9979.108m.s-1. Statistiquement ces données devraient lui permettre de parcourir seulement une distance d0 proche de 660m au cours de sa vie :
Figure 3 : Schéma de l'arrivée théorique et réelle du muon
Notons que le flux de muons arrivant à la surface de la Terre est décrit par un phénomène statistique. De fait, chacune des données exploitées au cours de ce projet sont des moyennes de nombreuses mesures consécutives, afin de limiter les imprécisions dues aux écarts entre la théorie et la réalité.
Le nombre de muons détectés peut varier en fonction de différents paramètres (au niveau du cosmodétecteur, et au niveau environnemental) que nous allons devoir prendre en compte pour interpréter nos mesures. Nous avons donc réalisé plusieurs expériences qui nous ont permis de tester ces paramètres un par un. Au niveau des paramètres du cosmodétecteur, nous avons essayé de déterminer si l'intervalle de comptage*, et l'inclinaison des plaques avaient une influence sur nos mesures. D'autres expériences nous ont permis d'évaluer l'influence de facteurs environnementaux sur le nombre de muons détectés : la météo et l'altitude.