Le programme de physique de terminale S introduit la fascinante théorie de la relativité d’Einstein. Ce chapitre passionne chaque année les élèves. Ils découvrent que lorsqu’un objet se déplace très vite, le temps pour lui est ralenti ! Mais comment faire pour expérimenter sur la relativité ? Il faut pour cela atteindre des vitesses supérieures à 1km/s. Impossible au sol Mais il existe une possibilité. Étudier les particules cosmiques.
Un groupe de 16 élèves du lycée Palissy est parti en quête des rayonnements cosmiques frappant notre planète à chaque instant. Notre planète est bombardée par des particules de très haute énergie en provenance de l'espace. Ces collisions produisent des gerbes de particules, dont certaines peuvent être détectées: les muons. Et ces muons voyageant à des vitesse proches de celle de la lumière, vivent 30 fois plus longtemps qu’au laboratoire. C’est la dilatation du temps prévue par la théorie de la relativité. Pour étudier ces particules, il faut un détecteur.
Le centre d'études nucléaire de Bordeaux Gradignan a prêté aux élèves une mallette de détection COSMIX. Ce projet vise à mettre à disposition des lycées des détecteurs de muons du rayonnement cosmique très simples d’utilisation. Ces détecteurs utilisent des barreaux d’iodure de Césium (CsI) , utilisés précédemment pour des tests avant le lancement du télescope spatial à rayons gamma Fermi-LAT en 2008. Le détecteur est robuste, léger, facilement transportable dans une petite mallette et ne nécessite qu’un câble USB pour son alimentation.
Le nombre de muons dépend de l'altitude. Plus on est haut, plus il y a de particules détectées. Pour faire une étude statistique de ce phénomène, les élèves ont fait voyager leurs expériences du lycée d'Agen (situé à 47 m d'altitude), jusqu'à Saint Lary (803 m ) puis Soulan (1283 m) et enfin le Plat d’Adet (1700 m), le dimanche 15 décembre. Ils ont parcouru les chemins de randonnée au dessus de Saint Lary, dans la neige, pour accumuler des résultats à des altitudes différentes.
Ils étaient accompagnés par leur professeur de physique, Jean-Michel Laclaverie et leur professeur de mathématiques, Isabelle Lemoine. Les premiers résultats sont concluants. Le nombre de particules détectées augmente bien avec l'altitude. Le rayonnement cosmique est donc plus dangereux en altitude qu'à Agen.
Il reste maintenant des heures de travail pour exploiter en classe les mesures effectuées. Ce type de projet motive les élèves et les encourage à poursuivre des études scientifiques.
