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ESA Student Parabolic F light C ampaign 2003. A P arabolic T est O f the constancy of the V elocity O f L ight ( APTOVOL ) www.aptovol.tk. L’équipe. F. Guisset, S. Ovyn, G. Pfyffer, V. René de Cotret, D. Bertrand, J. Govaerts, Gh. Grégoire, X. Rouby Institut de Physique Nucléaire

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Presentation Transcript
esa student parabolic f light c ampaign 2003
ESA Student ParabolicFlight Campaign 2003

AParabolic Test Of

the constancyof the

Velocity Of Light

(APTOVOL)

www.aptovol.tk

l quipe
L’équipe

F. Guisset, S. Ovyn, G. Pfyffer, V. René de Cotret,

D. Bertrand, J. Govaerts, Gh. Grégoire, X. Rouby

Institut de Physique Nucléaire

Université catholique de Louvain

Louvain-la-Neuve, Belgium

support et sponsors
Support et Sponsors
  • Faculty of Sciences

Université catholique de Louvain

B – 1348 Louvain-la-Neuve

  • Department of Physics
  • Particle physics group

SSTC

(Belgian Federal

Science Policy Office)

UCL office for scientific outreach

Ministère de l’Enseignement Supérieur,

de l’Enseignement de Promotion Sociale

et de la Recherche Scientifique

sommaire
Sommaire

1. Concepts théoriques

présenté par Séverine Ovyn

2. Réalisation de l’expérience

présenté par Vinciane René de Cotret

3. La semaine à Bordeaux

présenté par Fabian Guisset

4. Analyse préliminaire

présenté par Gregor Pfyffer

slide5

Partie 1

Concepts théoriques

Présenté par Séverine Ovyn

slide6

Expérience de Michelson et Morley

Principe : mesure de la vitesse longitudinale de la Terre dans son mouvement de rotation autour du Soleil.

Expérience :

- deux faisceaux monochromatiques issus d'une même source interfèrent.

- un faisceau se déplace dans le sens de la vitesse longitudinale de la Terre et l’autre dans la direction perpendiculaire.

Résultat :

Aucune figure d’interférences n’est observée!!

Conclusion : la vitesse de la lumière est une constante indépendante du référentiel galiléen où elle est mesurée.

slide7

Un peu de Relativité Générale

  • La Relativité Restreinte s'applique à des corps se déplaçant avec des vitesses constantes

Problème : toute masse est soumise à la gravitation!

Objectif de la Relativité Générale : réconcilier gravitation et Relativité Restreinte

slide8

Un peu de Relativité Générale

Principe d’équivalence :

Un repère uniformément accéléré est équivalent à un champ gravitationnel. Il n'existe pas de moyen pour un observateur situé dans ce repère de faire la distinction entre les deux.

la controverse
La controverse

La vitesse de la lumière cest une constante fondamentale de la Nature!

Etes-vous sûr Mr. Einstein ? …

questions
Questions
  • c est-elle vraiment constante en toute circonstance?
    • Des expériences ont déjà testé ce principe fondamental de physique...
    • La dépendance de la vitesse de la lumière en fonction de la vitesse relative du repère a déjà été supposée.
    • Une limite expérimentale sur la variation de c est trouvée.
hypoth ses
Hypothèses

La vitesse de la lumière dépendrait-elle de l’accélération du système de référence?

  • Les dépendancesdecpar rapoort à l’accélérationdu système de référence peuvent être linéaires ou quadratiques

Nous pouvons augmenter la limite supérieure de 10³!

avantages d un vol parabolique
Avantages d’un vol parabolique
  • accélération de la Terre autour du Soleil = g/1662
  • accélération du laboratoire sur Terre, en considérant la rotation journalière = g/410
  • accélération maximale de l’avion ZERO-G = 2 g

Les vols paraboliques offrent un environnement idéal pour observer une possible influence de l’accélération du repère sur la valeur de c !

deuxi me partie

Deuxième partie

Préparation du projet

Présenté par Vinciane René de Cotret

mat riel
Matériel
  • Matériel nécessaire à l’expérience
    • Au sein de l’UCL (PHYS ou FSA)
    • Au niveau des entreprises (Optilas,…)
  • «Squelette» du montage, pièces de fixation, parois de protection -> Atelier FYNU CRC
examen m dical
Examen médical
  • Trouver un centre médical compétent pour nous déclarer « aptes au vol » : L’hôpital militaire à Neder-over-Heembeek.
  • Liste impressionnante de tests médicaux: électrocardiogramme, tests sanguins, radio du thorax, etc…

et tout ça sans se perdre dans le dédale de couloirs!

communication
Communication
  • Contact avec des journalistes
    • presse écrite
    • Radio, télévision
    • louvainlanews.org
  • Création d’un site web: http://www.aptovol.tk
  • Présenter notre projet:
    • A l’ESTEC (Noordwijk)
    • Aujourd’hui!
    • Festival science infuse
    • Dans des écoles secondaires
budget
Budget
  • Financement
    • Matériel et constructions mécaniques
    • Tests médicaux
    • Transport jusqu’à Bordeaux
    • Assurances
l exp rience
L’expérience

Comparaison de deux signaux

électro-magnétiques modulés:

Comment ça se passe concrètement?

montage exp rimental
Montage expérimental
  • Un laser d’amplitude modulée (jusqu’à 500 MHz) et le récepteur qui lui est associé
  • Un synthétiseur haute-fréquence (il fixe la fréquence de modulation du laser)
  • Un accéléromètre couplé au récepteur
  • Un oscilloscope digital et un ordinateur portable pour l’acquisition des données
acquisition de donn es
Acquisition de données
  • Les signaux émis et reçus sont dirigés vers un oscilloscope:
    • Canal 1: signal émis (AC)
    • Canal 2: signal reçu (AC) + signal de l’accéléromètre (DC)
  • Ces deux canaux seront enregistrés sur l’ordinateur toutes les secondes et demie à travers une interface LabviewTM
avant le vol
Avant le vol
  • Rencontre avec l’ESA et Novespace
  • Rencontre avec les autres équipes
    • France
    • Danemark
    • Espagne
    • Italie
    • Pologne
    • Allemagne
    • Suisse
    • Angleterre
    • Norvège
    • et … Belgique!
derni re minute
Dernière Minute
  • Acquisition de données
    • Optimisation
    • Interface utilisateur
  • Dispositif électrique
    • Disjoncteur
    • Fixation des cables
  • Mousse
    • ~ 40 mètres
briefing
Briefing
  • Explication des procédures
    • Décolage, comptes à rebours, pull-up, injection, pull-out
  • Sécurité à bord de l’avion
    • « Sauveteurs de l’air »
    • Toujours se tenir pour avoir un repère
    • Sauf dans le « free floating »
  • Médicaments
    • ScopDex: sous contrôle médical strict
    • N’empêche pas certains d’être malade!
un vol parabolique
Un vol parabolique
  • Phase de "pull up”
    • Poussée>Friction
    • Angle d’attaque de portée nulle
  • Microgravité
    • Poussée=Friction
    • Angle d’attaque “de portée nulle”
  • Phase de “pull out”
    • Poussée>Friction
    • Angle d’attaque “portant”
forces agissant sur un avion i

Vol plan

FRICTION <POUSSEE

PORTEE

FRICTION

POUSSEE

PESANTEUR

Forces agissant sur un avion (I)
forces agissant sur un avion ii

“pull up”

POUSSEE

PORTEE

CENTRIPETE

FRICTION

La “friction” augmente

PESANTEUR

Forces agissant sur un avion (II)
forces agissant sur un avion iii

Parabole

FRICTION =POUSSEE

PORTEE = 0

PESANTEUR

Forces agissant sur un avion (III)
forces agissant sur un avion iv

“pull out”

PORTEE

La “poussée” augmente

CENTRIPETE

POUSSEE

PESANTEUR

Forces agissant sur un avion (IV)
vol test
Vol test
  • 5 paraboles pour « se mettre dans le bain »
  • Attaché sur son siège
  • Un demi médicament
  • Notre expérience a tenu bon!

Quelques petits problèmes pour certains

les vols
Les vols!

… Durant 31 paraboles …

On a beaucoup travaillé …

… mais on s’est aussi bien amusé!

premier vol
Premier vol
  • Vol Bordeaux-Bruxelles
    • Accueil ministériel à Bruxelles
  • Excellentes conditions de vol
    • Paraboles presque parfaites
  • Léger problème au niveau de l’acquisition de données

Ca nous apprendra!

second vol
Second vol
  • Toutes les données ont été enregistrées
  • Vol au-dessus de la Corse
  • Conditions moins bonnes
    • g négatif par moment!
au revoir bordeaux
Au revoir à Bordeaux

une grande soirée

Pour terminer,

Remise de diplômes

Céder le passage aux nouvelles équipes

quatri me partie
Quatrième partie

Résultats préliminaires

présentés par Gregor Pfyffer

signaux moyens

tube libre

tube fixé

Accélération

Fichiers

Signaux moyens
premi res observations

1. Pas d’effet de l’accélération sur le canal 1

L’électronique ( i.e. F0 ) est insensible au conditions de vol

2. L’accélération mesurée est on bon accord avec celle de l’équipage (données partielles)

Calibrations indépendantes

  • accéléromètre
  • échelle de temps

3. Les conditions de vol a 1-g ne sont pas suffisamment stables pour que nous puissions en faire une analyse pertinente

Nous devons comparer les données à 0-g data avec celles à « 2-g »

…mais alors

n’est plus strictement vertical par rapport a la Terre

Premières observations
conclusions pr liminaires
Conclusions préliminaires

Les valeurs moyennes à 0-g et 2-g correspondent dans la limite 2s (C.L. 95%)

(ou … il y a 5% de chance pour qu’elles soient différentes)

am liorations futures

1. Propagation de la lumière dans une fibre fixe ou non ?

2. Fréquence de modulation optimale

3. Logiciel d’acquisition totalement automatique

(remplaçant la procédure de démarrage manuelle)

4. Mécanique plus robuste et moins lourde

5. Enregistrement du vecteur d’accélération en 3-D

Améliorations futures

(a décider après une étude cinématique détaillée du vol)

perspectives
Perspectives

Amélioration de l’analyse actuelle

  • Détermination de l’angle de phase F0 « best fit »
  • Interprétation statistique des résultats

Mise à jour et maintenance des pages web

Activités d’outreach (conférences pour élèves du secondaire, festival Science Infuse, …)

… et participation à une prochaine campagne ?!