Détections de rayons cosmiques : Les muons

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Images/LogoLATITUDE2014.jpg Détections

de rayons cosmiques :

Les muons Yves Delhaye

Rayons cosmiques

Histoire Muons Origines Relativité Détecteurs Chambre à nuages

DANGER Principe de construction Autres :α, ...

Détections de rayons cosmiques : Les muons

Yves Delhaye 4 mars 2016

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Rayons cosmiques

Le plan

1 Rayons cosmiques Histoire

Muons Origines Relativité Détecteurs

2 Chambre à nuages DANGER

Principe de construction Autres :α, ...

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Rayons cosmiques

Le plan

1 Rayons cosmiques Histoire

Muons Origines Relativité Détecteurs

2 Chambre à nuages DANGER

Principe de construction Autres :α, ...

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Rayons cosmiques

Premières observations

Ballons haute altitude

Electroscope

Ionisation en altitude Hess

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Rayons cosmiques

Premières observations

Ballons haute altitude Electroscope

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Rayons cosmiques

Premières observations

Ionisation en altitude

Hess

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Rayons cosmiques

Premières observations

(8)

Rayons cosmiques

Plaques photos

(9)

Rayons cosmiques

Gerbes issues de protons galactiques

(10)

Rayons cosmiques

Combien ?

Chaque minute

' 70 000 rayons cosmiques à travers vous !

CÀD

1/cm³ de votre corps par minute

(11)

Rayons cosmiques

Combien ?

Chaque minute

'70 000 rayons cosmiques

à travers vous ! CÀD

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Rayons cosmiques

Combien ?

Chaque minute

'70 000 rayons cosmiques à travers vous !

CÀD

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Rayons cosmiques

Combien ?

Chaque minute

CÀD

(14)

Rayons cosmiques

Combien ?

Chaque minute

CÀD 1/cm³ de votre corps par minute

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Rayons cosmiques

Modèle standard

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Rayons cosmiques

Modèle standard

(17)

Rayons cosmiques

µ

⁻

: caractéristiques

charge :−1.6×10⁻¹⁹C=qe

temps de vie : '2.2µs

masse : 1^.88×10⁻²⁸kg'207me

"électron lourd"

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Rayons cosmiques

µ

⁻

: caractéristiques

masse : 1^.88×10⁻²⁸kg'207me

"électron lourd"

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Rayons cosmiques

µ

⁻

: caractéristiques

masse : 1^.88×10⁻²⁸kg'207me

"électron lourd"

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Rayons cosmiques

µ

⁻

: caractéristiques

masse : 1^.88×10⁻²⁸kg'207me

"électron lourd"

(21)

Rayons cosmiques

Big Bang

(22)

Rayons cosmiques

Novae

(23)

Rayons cosmiques

Soleil

noyaux d’hydrogène

protons

très énergétiques vents solaires

(24)

Rayons cosmiques

Soleil

noyaux d’hydrogène protons

(25)

Rayons cosmiques

Soleil

très énergétiques

vents solaires

(26)

Rayons cosmiques

Soleil

(27)

Rayons cosmiques

E ₌ mc

²

p⁺ très énergétiques

càd. RAPIDES

Vitesse = ÉNERGIE cinétique énergie transformée en MASSE Principe utilisé au CERN

(28)

Rayons cosmiques

E ₌ mc

²

p⁺ très énergétiques càd. RAPIDES

Vitesse =

ÉNERGIE cinétique énergie transformée en MASSE Principe utilisé au CERN

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Rayons cosmiques

E ₌ mc

²

p⁺ très énergétiques càd. RAPIDES Vitesse =

ÉNERGIE cinétique

énergie transformée en MASSE Principe utilisé au CERN

(30)

Rayons cosmiques

E ₌ mc

²

p⁺ très énergétiques càd. RAPIDES Vitesse = ÉNERGIE

cinétique

énergie transformée en MASSE Principe utilisé au CERN

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Rayons cosmiques

E ₌ mc

²

p⁺ très énergétiques càd. RAPIDES Vitesse = ÉNERGIE cinétique

énergie

transformée en MASSE Principe utilisé au CERN

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Rayons cosmiques

E ₌ mc

²

p⁺ très énergétiques càd. RAPIDES Vitesse = ÉNERGIE cinétique énergie

transformée en MASSE

Principe utilisé au CERN

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Rayons cosmiques

E ₌ mc

²

p⁺ très énergétiques càd. RAPIDES Vitesse = ÉNERGIE cinétique énergie transformée

en MASSE

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Rayons cosmiques

E ₌ mc

²

p⁺ très énergétiques càd. RAPIDES Vitesse = ÉNERGIE cinétique énergie transformée en MASSE

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Rayons cosmiques

E ₌ mc

²

p⁺ très énergétiques càd. RAPIDES Vitesse = ÉNERGIE cinétique énergie transformée en MASSE Principe utilisé au CERN

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Rayons cosmiques

Paradoxe

Temps de vie du muon :

'2.2µs

Vitesse de la lumièrec₌299792458ms⁻¹'3×10⁵kms⁻¹

⇒ distance parcourue par le muon depuis la haute atmosphère

d₌2^.2×10⁻⁶s×3×10⁸ms⁻¹ d_'600m

OOPS !

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Rayons cosmiques

Paradoxe

Temps de vie du muon :'2.2µs

d₌2.2×10⁻⁶s×3×10⁸ms⁻¹ d_'600m

OOPS !

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Rayons cosmiques

Paradoxe

d₌2.2×10⁻⁶s×3×10⁸ms⁻¹ d_'600m

OOPS !

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Rayons cosmiques

Paradoxe

d₌2.2×10⁻⁶s×3×10⁸ms⁻¹ d_'600m

OOPS !

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Rayons cosmiques

Paradoxe

d₌2.2×10⁻⁶s×3×10⁸ms⁻¹

d_'600m OOPS !

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Rayons cosmiques

Paradoxe

d₌2.2×10⁻⁶s×3×10⁸ms⁻¹ d_'600m

OOPS !

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Rayons cosmiques

Paradoxe

d₌2.2×10⁻⁶s×3×10⁸ms⁻¹ d_'600m

OOPS !

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Rayons cosmiques

Jumeaux de Langevin

Vitesse proche dec

⇒ Dilatation du temps γ=^r ¹

1−^v_c2²

Temps de vie

∆t⁰₌_γ∆t

∆t⁰'100µs d_'30km moyenne

OK !

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Rayons cosmiques

Jumeaux de Langevin

Vitesse proche dec

⇒ Dilatation du temps

γ=^r ¹

1−^v_c2²

Temps de vie

∆t⁰₌_γ∆t

OK !

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Rayons cosmiques

Jumeaux de Langevin

Vitesse proche dec

1−^v_c2²

Temps de vie

∆t⁰₌_γ∆t

OK !

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Rayons cosmiques

Jumeaux de Langevin

Vitesse proche dec

1−^v_c2²

Temps de vie

∆t⁰₌_γ∆t

OK !

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Rayons cosmiques

Jumeaux de Langevin

Vitesse proche dec

1−^v_c2²

Temps de vie

∆t⁰₌_γ∆t

OK !

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Rayons cosmiques

Jumeaux de Langevin

Vitesse proche dec

1−^v_c2²

Temps de vie

∆t⁰₌_γ∆t

∆t⁰'100µs

d_'30km moyenne

OK !

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Rayons cosmiques

Jumeaux de Langevin

Vitesse proche dec

1−^v_c2²

Temps de vie

∆t⁰₌_γ∆t

∆t⁰'100µs d_'30km

moyenne

OK !

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Rayons cosmiques

Jumeaux de Langevin

Vitesse proche dec

1−^v_c2²

Temps de vie

∆t⁰₌_γ∆t

OK !

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Rayons cosmiques

Jumeaux de Langevin

Vitesse proche dec

1−^v_c2²

Temps de vie

∆t⁰₌_γ∆t

∆t⁰'100µs d_'30km moyenne OK !

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Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Soit Rayonnements EM

γ,X

Soit particules CHARGÉES PAS n⁰ uniquement indirectement

Charge + Vitesse

ionisation de la matière

SI ADN ionisation = mutation = risque de cancer

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Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Soit Rayonnements EM γ,X

Soit particules CHARGÉES

PASn⁰ uniquement indirectement

Charge + Vitesse

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Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Soit Rayonnements EM γ,X Soit particules CHARGÉES

PASn⁰ uniquement indirectement

Charge + Vitesse

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Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Soit Rayonnements EM γ,X Soit particules CHARGÉES PAS n⁰

uniquement indirectement

Charge + Vitesse

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Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Charge + Vitesse

ionisation de la matière SI ADN

ionisation = mutation = risque de cancer

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Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Charge

+ Vitesse

(58)

Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Charge + Vitesse

(59)

Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Charge + Vitesse

SI ADN

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Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Charge + Vitesse

(61)

Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Charge + Vitesse

ionisation de la matière SI ADN ionisation

= mutation = risque de cancer

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Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Charge + Vitesse

ionisation de la matière SI ADN ionisation = mutation

= risque de cancer

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Rayons cosmiques

Rayonnements ionisants

Charge + Vitesse

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Rayons cosmiques

Photos

Jeunesse et Sciences

Reflex numérique trace

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Rayons cosmiques

Photos

Jeunesse et Sciences Reflex numérique

trace

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Rayons cosmiques

Photos

Jeunesse et Sciences Reflex numérique trace

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Rayons cosmiques

Chambres diverses

à brouillard

de Wilson de Langsdorf à bulles à fils ...

(68)

Rayons cosmiques

Chambres diverses

à brouillard de Wilson

de Langsdorf à bulles à fils ...

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Rayons cosmiques

Chambres diverses

à brouillard de Wilson de Langsdorf

à bulles à fils ...

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Rayons cosmiques

Chambres diverses

à brouillard de Wilson de Langsdorf à bulles

à fils ...

(71)

Rayons cosmiques

Chambres diverses

à brouillard de Wilson de Langsdorf à bulles à fils

...

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Rayons cosmiques

Chambres diverses

à brouillard de Wilson de Langsdorf à bulles à fils ...

(73)

Rayons cosmiques

Scintillateurs et photomultiplicateurs

plastique transparent

lucite

= plexiglas + photomultiplicateurs

(74)

Rayons cosmiques

Scintillateurs et photomultiplicateurs

plastique transparent lucite

= plexiglas

+ photomultiplicateurs

(75)

Rayons cosmiques

Scintillateurs et photomultiplicateurs

plastique transparent lucite = plexiglas

+ photomultiplicateurs

(76)

Rayons cosmiques

Scintillateurs et photomultiplicateurs

plastique transparent lucite = plexiglas + photomultiplicateurs

(77)

Rayons cosmiques

Tubes néons

Pq. s’allument’ ils ?

(78)

Rayons cosmiques

Tubes néons

Pq. s’allument’ ils ?

(79)

Rayons cosmiques

Don’t do this at home !

TOUT est dangereux dans cette expérience :

Carboglace

Brûlures

Réactions chimiques

Isopropanol

feu

vapeurs toxiques

(80)

Rayons cosmiques

Don’t do this at home !

TOUT est dangereux dans cette expérience : Carboglace

Brûlures

Réactions chimiques Isopropanol

feu

vapeurs toxiques

(81)

Rayons cosmiques

Don’t do this at home !

Brûlures

feu

vapeurs toxiques

(82)

Rayons cosmiques

Don’t do this at home !

Brûlures

Réactions chimiques

Isopropanol

feu

vapeurs toxiques

(83)

Rayons cosmiques

Don’t do this at home !

Brûlures

feu

vapeurs toxiques

(84)

Rayons cosmiques

Don’t do this at home !

Brûlures

feu

vapeurs toxiques

Détections de rayons cosmiques : Les muons

Détections de rayons cosmiques : Les muons

Le plan

Le plan

Premières observations

Premières observations

Premières observations

Premières observations

Plaques photos

Gerbes issues de protons galactiques

Combien ?

Combien ?

Combien ?

Combien ?

Combien ?

Modèle standard

Modèle standard

µ

: caractéristiques

µ

: caractéristiques

µ

: caractéristiques

µ

: caractéristiques

Big Bang

Novae

Soleil

Soleil

Soleil

Soleil

E = mc

E = mc

E = mc

E = mc

E = mc

E = mc

E = mc

E = mc

E = mc

Paradoxe

Paradoxe

Paradoxe

Paradoxe

Paradoxe

Paradoxe

Paradoxe

Jumeaux de Langevin

Jumeaux de Langevin

Jumeaux de Langevin

Jumeaux de Langevin

Jumeaux de Langevin

Jumeaux de Langevin

Jumeaux de Langevin

Jumeaux de Langevin

Jumeaux de Langevin

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Rayonnements ionisants

Photos

Photos

Photos

Chambres diverses

Chambres diverses

Chambres diverses

Chambres diverses

Chambres diverses

Chambres diverses

Scintillateurs et photomultiplicateurs

Scintillateurs et photomultiplicateurs

Scintillateurs et photomultiplicateurs

E ₌ mc

E ₌ mc

E ₌ mc

E ₌ mc

E ₌ mc

E ₌ mc

E ₌ mc

E ₌ mc

E ₌ mc