Physique 2017 
 

21 mars 2017 : les élèves de 1ère S11
au Laboratoire de Physique Corpusculaire (LPC)
de l' Université Clermont-Auvergne.


Organisée par Pascale Brun, accompagnée de Nathalie Le Hibel, Isabelle Hiret et Pascale Foucras, professeurs de Physique-Chimie, SVT et Mathématiques, cette sortie pédagogique a permis à 32 élèves scolarisés en première scientifique de découvrir les activités d’un laboratoire de recherche et le quotidien d’un chercheur.

La journée, animée par Régis Lefèvre et Stéphane Monteil, deux chercheurs du LPC clermontois, a débuté par une présentation des particules élémentaires et de leurs interactions, ainsi que des outils en physique des particules (accélérateurs et détecteurs), avant que les élèves ne deviennent eux-mêmes acteurs de la traque des particules ultimes de la matière (bosons de Higgs) via un logiciel exploitant des données réelles collectées lors de l’expérience ATLAS. Pour clore cette journée, une visioconférence internationale en anglais, pilotée par le CERN (organisation européenne pour la recherche nucléaire) a permis une mutualisation des travaux et des échanges avec des élèves d’Orsay (France), Gênes (Italie) et Prague (République Tchèque).

Cette masterclasse a fait l’objet d’une publication sur le site du rectorat de l’académie de Clermont-Ferrand, sous le titre « L’école des deux infinis », parue le 27/03/2017, en ligne à l’adresse :

http://www.ac-clermont.fr/actualite/lecole-des-deux-infinis-2017-03-27/?tx_ttnews%5BbackPid%5D=946

Au travers de leurs témoignages, plusieurs élèves livrent leur expérience personnelle : l’équipe des professeurs remercie Mathilde Ajalbert, Corentin Chartier-Rescan, Mina Doghmi, Léna Driesbach, Njara Fontaine, Samuel Kuna, Romain Noguet, Mathilde Perrier, Brune Raynaud-Schell, Cassandre Verghade et Laure Vernière pour ce partage.




Compte-rendu de la journée découverte au LPC

I/ L'accueil et les locaux

Nous avons été accueillis par deux chercheurs du LPC ainsi que deux doctorants de la même structure de recherche. Les deux premiers, passionnés et pédagogues, ont pu nous initier à leur domaine d'étude qui n'est pas le plus simple que j'ai pu découvrir ! Les deux doctorants, plus jeunes et donc plus proches de nous, ont pu nous aider au cours des activités de découverte sans aucun problème. L'accueil a donc été très satisfaisant.

On a pu découvrir au cours de la journée une salle de cours, une salle de TP et le reste des locaux du LPC. Tous sont favorables à une bonne ambiance de travail. Les ordinateurs de la salle de TP sont par contre peu récents et il est donc par conséquent assez compliqué de travailler dessus : nous avons dû les éteindre et les rallumer plusieurs fois avant de pouvoir les utiliser.

La cantine universitaire nous a permis de nous restaurer de manière très satisfaisante sans avoir besoin de payer un supplément par rapport au lycée.

II/ Les cours et activités découvertes

Les cours faits par les chercheurs et les doctorants étaient assez clairs pour être compris par des élèves de 1ère S sans capacités particulières dans ce domaine. On avait donc acquis les bases pour comprendre et effectuer les activités découvertes qui suivaient.

Celles-ci consistaient en la reconnaissance des particules découvertes dans les détecteurs de particules après une collision effectuée au CERN. Ces activités étaient au départ assez difficiles mais une fois que j'ai compris comment cela fonctionnait, j'ai pu travailler beaucoup plus rapidement.

Après ces activités, nous avons présenté notre travail à deux chercheuses du CERN et à d'autres élèves européens en vidéoconférence. L'usage de l'anglais était assez compliqué mais nous avons pu tout de même nous exprimer.

III/ Conclusion

En conclusion, j'ai envie de dire que cette journée était très enrichissante. J'ai appris beaucoup de choses et même si j'ai eu la confirmation que ce n'est pas ce que je voulais faire, j'ai découvert un nouveau domaine de recherche et c'est cela qui est important pour moi. Je recommencerai volontiers dans un autre laboratoire.

Corentin Chartier-Rescan
  

Le 21 mars je suis allée au Laboratoire de Physique Corpusculaire avec ma classe et des professeurs de sciences. Le matin, j’ai suivi un cours sur les particules élémentaires et leurs interactions. C’était très complet et très intéressant. Ensuite, j’ai découvert les outils qui permettent d’accélérer et de détecter les particules. De plus, l’expérience ATLAS a été expliquée : ATLAS est l’un des deux détecteurs polyvalents du Grand collisionneur de hadrons (LHC). ATLAS permet la recherche du boson de Higgs. Enfin, j’ai pu voir à quoi ressemblent les particules.

A midi, j’ai mangé au restaurant universitaire du campus.

L’après-midi, j’ai été en binôme. Nous devions identifier des bosons de Z et chercher des bosons de Higgs grâce à des données réelles collectées par ATLAS. Cependant, cette activité m’a déplu, car je n’ai pas réussi à bien comprendre comment identifier ces particules. Puis, nous avons mis en commun toutes les données réalisées par les autres groupes. Enfin, nous avons terminé cette journée par une vidéoconférence. Il y avait ce même jour d’autres classes du monde qui participaient à ces master-classes, comme des Italiens de Genova, des Israéliens de Rehovot, des Tchèques de Prague ainsi que d’autres Français de Paris. De plus, deux femmes du CERN avaient le rôle d’administrateurs de la vidéoconférence. Nous avons pu interagir avec elles ainsi qu’avec les autres classes.

J’ai beaucoup aimé cette journée, très riche et complète en tout point !

Cassandre Verghade


                   
                               
Nous avons découvert, lors de cette sortie pédagogique, qu’il existait bien plus de particules élémentaires qu’on ne le croit, toutes possédant des charges différentes. Nous avons également découvert qu’à chaque particule il existe une antiparticule associée, comme avec le muon (charge négative) ; l’antimuon (charge positive).

L’accélérateur de particules ATLAS nous a semblé gigantesque. Nous avons été impressionnés de savoir que certaines particules peuvent, en une seconde, faire onze mille fois le tour de cette machine de vingt-sept kilomètres de diamètre. Toute l’implication, qu’elle soit financière, intellectuelle ou humaine pour ce projet, nous a semblé incroyable. En effet, le budget est de sept milliards d’euros, la propriété d’ATLAS est à l’échelle internationale et les découvertes faites par le CERN entrent directement dans les biens publics sans brevet, permettant ainsi un développement moins coûteux de nombreuses technologies telles que les écrans tactiles ou encore le Web.

Nous avons appris que le CERN est à l’origine de nombreuses découvertes qui nous servent au quotidien. De plus, ils ont le projet de construire un nouvel accélérateur de particules qui mesurerait cent kilomètres de diamètre, ATLAS ne serait que le pré-accélérateur (boucle de lancement).

Mathilde Ajalbert ; Mina Doghmi ; Léna Driesbach ; Romain Noguet ; Mathilde Perrier ; Laure Vernière


Notre après-midi au Laboratoire de physique corpusculaire a été très enrichissante pour moi. J’ai appris de nombreuses notions à propos de particules dont je ne soupçonnais pas jusqu’alors l’existence. J’ai pu comprendre comment fonctionnent et à quoi servent les différents accélérateurs de particules. Nous avons pu analyser des modélisations informatiques de résultats obtenus et mettre en commun nos résultats, non seulement avec l’ensemble de notre classe, mais avec quatre autres classes de différents pays d’Europe. J’ai été une des deux porte-parole de notre classe lors de la visioconférence. C’était assez intimidant de parler anglais devant tant de personnes mais nous avons pu nous faire comprendre et poser nos questions à des professionnels. Ce moment m’a permis de découvrir cette branche des sciences qui m’était assez étrangère et cela a éveillé ma curiosité.

Brune Raynaud-Schell


J'ai beaucoup apprécié la sortie au LPC, la science en général m'intéressant depuis toujours, même si je ne compte pas devenir scientifique (J'aime observer les progrès de la science sans y contribuer). J'ai également jugé très intéressant de voir un vrai laboratoire de physique et des vrais scientifiques de haut niveau, pour avoir une idée plus claire de comment ils sont. Je me suis souvent demandé à quoi ressemblent les scientifiques de haut niveau et comment ils sont, et là j'ai pu les voir réellement et leur poser des questions, c'était très intéressant.

J'ai souvent entendu dire que les scientifiques ne croient qu’en ce qu'ils voient mais je n’y ai jamais trop cru. Cela m'a été confirmé en voyant que les scientifiques du LPC n'étaient pas d'accord sur l'élémentarité de la matière, une question toujours très discutée aujourd'hui (L'un des scientifiques nous a expliqué qu'il pensait qu'on avait découvert toutes les particules élémentaires, tandis que son collègue était d'un avis différent). Ce qui confirme qu'un scientifique ne croit pas juste en la science, mais également en d'autres idées improuvables, comme le reste des Hommes. Il en est, bien évidemment, conscient et sait les discerner.

Une autre chose qui m'a beaucoup marqué était la notion de modèle : la science a besoin de modèles pour faire de la science. Le LPC, par exemple, se base sur le modèle de la physique corpusculaire actuel qui n'a que 50 ans mais qui d'après Boris, ne peut pas encore tout expliquer. J'ai également trouvé intéressant de voir les questions actuelles que se pose la physique corpusculaire, comme sur la matière noire qu'on cherche constamment.

Je m'étais souvent demandé comment les scientifiques pouvaient connaître les composantes de la matière tellement précisément, et cette sortie m'en a donné une idée plus claire. Je n'avais cependant pas imaginé que les scientifiques avaient à créer des machines tellement grandes et complexes (ATLAS) pour connaître la structure des atomes pourtant tellement minuscules.

Cependant, je me suis beaucoup ennuyé pendant les 3 heures où on a analysé des particules et je ne peux pas m'imaginer en train de faire ce travail pendant toute une journée. La physique corpusculaire touchant peu de thèmes, je me demande si les scientifiques ne s'ennuient pas de temps en temps.

Bref, j'ai tout de même beaucoup apprécié cette sortie et j'ai appris beaucoup de nouvelles choses plutôt intéressantes et j’ai fait une expérience assez agréable.

Je me suis aussi fait une image un peu plus nette de la vie universitaire (et il y a surtout la taille du SELF qui est impressionnante !).

Samuel KUNA


Lors de notre visite au Laboratoire de Physique Corpusculaire (ou de Clermont-Ferrand), plusieurs scientifiques nous ont montré beaucoup d'informations en rapport avec la physique des particules.

Tout d'abord nous avons vu les accélérateurs et détecteurs de particules qui utilisent plusieurs caractéristiques comme la charge, la vitesse, la masse et le tracking qui représente le déplacement des particules. La mesure d'énergie se fait notamment grâce à des calorimètres afin de différencier les photons, les électrons ou antiélectrons, les muons ou antimuons, les hadrons chargés ou neutres et les neutrinos.

Par la suite nous avons parlé des particules élémentaires avec 3 familles différentes :

- électrons et neutrino électrons avec pour quarks down et up.

- muons et neutrino muons avec pour quarks strange et charm.

- tau et neutrino tau avec pour quarks beauty et top.

L'expérience ATLAS utilise tous ces éléments comme point de départ pour toutes leurs recherches ainsi que les interactions telles que l'interaction forte, faible, électrique et gravitationnelle. Ils utilisent également ce qui est appelé Higgs.

Nous avons également participé à l'utilisation d'un logiciel afin de différencier nous-même les différentes particules qui sont passées dans les détecteurs de particules.

Cette sortie au laboratoire fut une expérience intéressante pour clarifier notre vision de la particule. Se dire que toute matière est faite de si petites particules elles-mêmes composées de quarks est juste incroyable. Malgré que l'on n'ait pas pu voir la grande machine les faisant accélérer et rentrer en collisions, en fin de sortie nous avons eu la chance de parler de notre expérience avec d'autres laboratoires ainsi que de poser des questions à deux spécialistes nous éclairant sur certains points. Ces précieuses informations me seront peut-être utiles dans l'avenir.

FONTAINE Njara

1èreS du Lycée Jeanne d'Arc

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