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AP : Introduction à la physique des particules (question 10)

Posté par
Minisim25
19-10-15 à 14:21

Bonjour, j'aimerais de l'aide pour cette question s'il vous plait.

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Document 1 : ANTARES
Le réseau de détecteurs sous-marin ANTARES (), situé au large de Toulon à 2500 m de fond, a pour but de détecter les neutrinos de haute énergie issus du fin fond de l'Univers.

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Document 2 : Les rayons cosmiques
La Terre est bombardée en permanence par un flux de particules appelées rayons cosmiques primaires et constitué à 87 % de protons, 12 % de noyaux atomiques (hélium principalement) et 1 % d'électrons.

Lors de leur entrée dans l'atmosphère, ces rayons cosmiques interagissent avec les électrons, les noyaux et les molécules de l'air en formant des gerbes de particules secondaires () comportant :

- une composante hadronique : les protons et noyaux des rayons cosmiques primaires interagissent via l'interaction forte avec les noyaux de l'atmosphère en les cassant ; il se forme des noyaux secondaires (N, N', N'') et des pions. Les pions négatifs - (resp. positifs +) sont instables et peuvent se désintégrer en muons µ- (resp. anti-muons µ+) et anti-neutrino muonique µ (resp. neutrino muonique µ) selon la réaction : - µ- + µ (resp.+ µ+ + µ

Les muons sont des particules élémentaires instables ; elles se désintègrent avec une durée de vie moyenne ~ 2 µs.

- une composante électromagnétique, constituée de photons, d'électrons et de positrons : par exemple les pions neutres 0 se désintègrent rapidement ( ~ 10-16 µs) en deux photons.

Du fait des interactions et des durées de vie des particules, il reste au sol principalement des muons (75 %), des électrons et positrons, et des neutrinos.

Depuis la découverte de ces particules il y a un siècle, par Viktor Hess et Domenico Pacini, les rayons cosmiques sont encore aujourd'hui un sujet d'étude majeur dans de nombreux domaines de l'astrophysique.
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Document 3 : Le cosmodétecteur
Ce détecteur () permet notamment de compter les muons cosmiques.
Le matériau du scintillateur est un plastique transparent qui produit par fluorescence de la lumière UV et visible lorsqu'un muon (ou un autre type de particule chargée) le traverse (). Une surface réfléchissante est disposée autour du scintillateur et joue le rôle de miroir pour qu'une partie du signal lumineux atteigne la photocathode du photomultiplicateur. Des électrons sont alors arrachés à la photocathode par effet photoélectrique, puis ces électrons sont focalisés et accélérés sur la première dynode d'où encore plus d'électrons sont arrachés. Ce processus d'amplification se poursuit jusqu'à l'anode où les électrons sont collectés et génèrent une impulsion électrique de quelques dixièmes de volts et d'une durée de l'ordre de 20 ns. La tension appliquée entre la photocathode et l'anode est de l'ordre de 1000 V.
A cause de l'agitation thermique, des électrons sont arrachés à la photocathode et génèrent en sortie des impulsions électriques qui constituent le bruit de fond. Pour éliminer ce bruit :
• on règle un seuil : le boitier électronique qui numérise les signaux électriques en sortie des photomultiplicateurs discrimine les signaux trop faibles dont l'amplitude ne dépasse pas ce seuil ;
• on détecte les signaux coïncidents : lorsqu'un muon traverse deux scintillateurs il génère en sortie des photomultiplicateurs deux signaux quasi-simultanés.  
Exemple de mesures à Manosque sur 20 intervalles consécutifs de durée 300 s chacun. ()
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Question : A partir de l'étude des trois documents, rédiger un paragraphe de 15 lignes expliquant les différences de détections des neutrinos de très haute énergie et des muons cosmiques, ainsi que la nécessité d'une électronique performante.

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Etude linéaire ? Plan en plusieurs parties ?
Ou paragraphe "en vrac" ?
Je n'ai jamais fait ça, comment m'y prendre ?

Posté par
Minisim25
re : AP : Introduction à la physique des particules (question 10 19-10-15 à 14:28

Exemple de mesures à Manosque sur 20 intervalles consécutifs de durée 300 s shacun.

N° intervalleNombre de coincidences
1655
2707
3702
4673
5701
6698
7664
8614
9647
10661
11695
12669
13615
14674
15768
16680
17703
18684
19608
20647



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