Au- delà de l’atome : La physique des particules remodelée

1. Au-delà de l’atome: La physique des particulesremodelée Le Détective de la Chambre à Bulles nanouk paré - colloque AQPC 2013

2. Modèle Standard • Selon le modèle standard, toutematièreestconstituée de particulesélémentairesappeléesquarks et leptons. • Cemodèledécrit comment la matièreinteragit (sauf pour la gravité) Les particules du modèle standard, crédit: Fermilab nanouk paré - colloque AQPC 2013

3. La chambre à bulles Unechambre à bulleest un grand récipientcontenant des liquides en état de surchauffedans un champ magnétiqueuniforme. Des douzaines de particules élémentairesontétédécouvertes en utilisant des chambres à bulles. Chambre à bulles, crédit: FermiLab nanouk paré - colloque AQPC 2013

4. La chambre à bulles • Des particulesayantune charge identique(kaons) sontinjectéesdans la chambre à bullesoùellesentrent en collision inélastique avec des protons qui se trouventdans le liquide. De ces collisions, de nouvellesparticulesse formentpouvantou ne pouvant pas passe décomposer. Photo de la chambre à bulles, credit: CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

5. Détective de la chambre à bulles Danscetexercice, les étudiantsutilisentleursconnaissancesaquises tout au long de leurscours de physique: • Loi de conservation de la charge. • Loi de conservation de la quantité de mouvement. • Mouvementd’uneparticulechargéedans un champ magnétique. afind’identifier les particules et mener à la découverte de la particule-. nanouk paré - colloque AQPC 2013

6. Détective de la chambre à bulles • La charge esttoujoursconservée: • Seules les charges en mouvementlaissentunetraînée • Les particuleschargéesontune charge de +/-1e • La charge estdéterminéeselon le sens de la courbure de la trajectoire de la particuledans un uniforme. Photo de la chambre à bulles, credit: CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

7. Détective de la chambre à bulles • La quantité de mouvementesttoujoursconservée: • Le champ magnétiquecourbe la trajectoire des particuleschargées • Le rayon, d’unetraînée en courbe, estproportionelà la quantité de mouvementde la particule. q-ve grande q+ve petite nanouk paré - colloque AQPC 2013

8. Détective de la chambre à bulles • Des changementsobservés au niveau des traînéessont la preuved’une interaction: • Uneparticulepeutentrer en collision avec un proton pour former de nouvellesparticules:  vee. nanouk paré - colloque AQPC 2013

9. Détective de la chambre à bulles • Des changementsobservés au niveau des traînéessont la preuved’une interaction: • Uneparticulepeut se décomposer en de nouvellesparticuleskink. nanouk paré - colloque AQPC 2013

10. Détective de la chambre à bulles La photo illustreseptkaons entrant dansunechambre à bullespar le bas de la page. Il y a un champ magnétiqueuniformedirigédans la page. Image de la chambre à bulles, crédit; CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

11. Détective de la chambre à bulles 01. Les traînées des kaons sont légèrement courbées vers la droite. Quelle est la charge des kaons? a) -1 b) +1 c) 0 d) Information insuffisante Image de la chambre à bulles, crédit; CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

12. Détective de la chambre à bulles 02. Au point P, la traînée simple du kaon se divise en deux traînées. Quelle est la charge de la particule de droite? a) -1 b) +1 c) 0 d) Information insuffisante Image de la chambre à bulles, crédit; CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

13. Détective de la chambre à bulles 03. Comparez la charge totale entrant au point P avec la charge totale sortant. Le kaon individuel chargé a) s’est décomposé en deux particules de charges opposées. b) s’est décomposé en deux particules de charges identiques. c) a été heurté par un proton et a produit deux particules de charges opposées. d) a été heurté par un proton et a produit deux particules de charges identiques. Image de la chambre à bulles, crédit; CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

14. Détective de la chambre à bulles 04. Comparez les pistes entrant au niveau du point P avec les pistes sortant. Que pouvez-vous inférer? a) Une particule chargée a été créée qui se déplace vers le haut et vers la gauche. b) Une particule chargée a été créée qui se déplace vers le haut et vers la droite. c) Une particule neutre a été créée qui se déplace vers le haut et vers la gauche. d) Une particule neutre a été créée qui se déplace vers le haut et vers la droite. Image de la chambre à bulles, crédit; CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

15. Détective de la chambre à bulles 05. Il y a une anomalie dans la piste au niveau du point T. La particule ayant créé la piste : a) a été heurtée par une particule neutre. b) a été heurtée par une particule de charge positive. c) s’est décomposée en une particule de charge positive et une particule neutre. d) s’est décomposée en une particule de charge négative et une particule neutre. Image de la chambre à bulles, crédit; CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

16. Détective de la chambre à bulles 06. À mesure que la courbe augmente, il y a une très légère anomalie de la piste au niveau du point R. La particule créant la piste: a) a été heurtée par une particule neutre. b) a été heurtée par une particule de charge positive. c) s'est décomposée en une particule de charge positive et une particule neutre. d) s'est décomposée en une particule de charge négative et une particule neutre. Image de la chambre à bulles, crédit; CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

17. Détective de la chambre à bulles 07. Les deux particules ayant fait leur apparition au point S se croisent au point U. Tirez une ligne droite allant de cette intersection au point S, là où les particules ont été créées à partir d'une particule neutre. Cette ligne correspond à la direction de la particule neutre d'origine. Tirez la ligne jusqu'au bas de la page. Quel est le point d'origine de la particule neutre? a) le point P b) le point Q c) le point R d) information insuffisante Image de la chambre à bulles, crédit; CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

18. Détective de la chambre à bulles 08. Deux nouvelles particules font leur apparition au point Q. Que pouvons-nous inférer à propos de l'événement qui s'est produit au point Q? a) Une particule chargée stationnaire s'est décomposée en deux nouvelles particules. b) Une particule neutre stationnaire s'est décomposée en deux nouvelles particules. c) Une particule chargée se déplaçant vers le haut et vers la gauche s'est décomposée en deux nouvelles particules. d) Une particule neutre se déplaçant vers le haut et vers la gauche s'est décomposée en deux nouvelles particules. Image de la chambre à bulles, crédit; CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

19. Détective de la chambre à bulles 09. Prolongez les traînées en courbe du point Q pour trouver leur point d'intersection en traçant la courbe existante sur une autre feuille de papier et en l'utilisant pour prolonger la trajectoire. Quel est le point d'origine de la particule neutre qui s'est décomposée pour former ces particules? a) le point P b) le point Q c) le point R d) information insuffisante Image de la chambre à bulles, crédit; CERN nanouk paré - colloque AQPC 2013

20. Détective de la chambre à bulle nanouk paré - colloque AQPC 2013