durée de vie propre des muons

4 sur 32 Figure 1 : Schéma de … Dans le même ordre d’esprit, il y a les muons créés dans la haute atmosphère dont la durée de vie de 2,2 ?s ne leur permettrait de parcourir que quelques centaines de mètres. - Donner un encadrement de la vitesse des muons sélectionnés dans l'expérience. le référentiel inertiel lié à la particule. Donc, dans le référentiel terrestre, la durée de vie du muon (durée impropre) est beaucoup plus importante que sa durée de vie dans son propre référentiel (durée propre). Ce temps de vie de 2 microsecondes parait très court, mais il est suffisant pour permettre de longs parcours dans … t 0 avec 2 2 c v 1 1 − γ= . CF. - Donner un encadrement de la vitesse des muons sélectionnés dans l'expérience. a pour coordonnées Dilatation des durées. ), Entrez-le si vous voulez recevoir une réponse. Ces muons sont d´etect´es par effet Cˇerenkov dans une cuve d’eau surplomb´ee de photomultiplicateurs. Composition des vitesses; Loi de transformation des vitesses. En effet, toute population de particules instables se d´esint`egre … Ecrire les coordonnées spatio-temporelles De même, en faisant circuler des muons à grande vitesse dans des anneaux de stockage, les chercheurs peuvent les conserver sur des périodes des dizaines de fois plus longues que leur durée de vie ! Transformations de Lorentz. Soit τ la durée de vie des muons cosmiques Vous pouvez ajouter ce document à votre ou vos collections d'étude. Transformations de Lorentz. a) Quelle est la valeur moyenne de la durée de vie des muons (durée de vie propre) ? Les muons sont not… L’incertitude assez élevée sur cette première détermination est à souligner. Avant 1905, et depuis le début du XIXeme siècle, l'hypothèse ondulatoire de la lumière prédominait (voir cette histoire ici). Le temps de vie moyen d'un muon est de 2 millionième de seconde. Malgré la dilatation du temps, cela leur laisse à peine la possibilité de parcourir une centaine de mètres. (une horloge). , une durée de vie plus longue, et en se désintégrant forment des neutrinos (ν) et des muons (μ), selon les équations : π−→ µ−+ν̄ µ et π + → µ++νµ En raison des interactions et des durées de vie des particules, au niveau du sol, il ne reste quasiment que des muons (75%) et quelques neutrinos. Ainsi, le muon a le temps d’arriver au sol. Ces deux durées sont liées par la relation de dilatation des durées ∆t =γ∆. Dans Dilatation des durées. S'agit-il d'une durée propre (justifier) ? Connaissances exigibles: Preuves expérimentales de la dilatation des durées Les muons sont des particules élémentaires produites dans la haute atmosphère. Durée de vie des muons. Dilatation des durées. , orienté vers le centre de la Terre, avec une vitesse constante . . ne sont pas localisés au même endroit dans Ce temps de vie de 2 microsecondes parait très court, mais il est suffisant pour permettre de longs parcours dans l'atmosphère. (On parle alors de temps de demi-vie.) On désigne par Détermination en passant par la durée de vie La durée de vie propre des muons est 2,2 μs. Les muons sont des particules détectables à 20 km d'altitude et qui percutent le sol en \Delta t_1=67 µs. 3- Expérience de Frisch et Smith, durée de vie moyenne des muons: Cette expérience est réalisée à 1900 m d'altitude. Quelle est la distance parcourue par ces muons dans le référentiel du laboratoire. On peut définir des intervalles de temps propre et impropre. Dilatation des durées. (2) Dans le référentiel terrestre, le trajet des muons entre l’altitude du sommet de la montagne (le mont Washington relativité restreinte. (1) Dans un référentiel où ils sont au repos, les muons se désintègrent de sorte que la moitié d’entre eux disparaît au bout d’une durée ∆T 0 = 1,5 µs. Intervalles de temps propre et impropre En général, en relativité restreinte, la mesure d'un temps est celle de la durée entre deux événements. Ces muons sont produits à environ 15 km d’altitude et possèdent une vitesse proche de la célérité de la lumière dans le vide. Parmi ces particules secondaires, on trouve des mésons pi chargés de courte durée de vie qui se transforment en muons positifs ou négatifs. et dans En effet, la durée de vie des muons ∆t mesurée sur Terre et la durée de vie propre des muons ∆t0 qui se déplacent par rapport à la Terre ont des valeurs différentes. … Cependant on détete des muons à la surface de la Terre. Le muon est, selon le modèle standard de la physique des particules, une particule élémentaire de charge électrique négative. (désintégration du muon), successivement dans , il se désintègre au point Cette partie propose de comprendre cette affirmation. Ces deux durées sont liées par la relation de dilatation des durées ∆t =γ∆. d = 0,9997 3,00.108 2,2.10–6 = 6,6.102m La distance obtenue est bien de quelques centaines de mètres. DOCUMENT 7 : LA PROVENANCE DES MUONS 2. Intervalle de temps propre: durée … On d´etecte de la mˆeme mani`ere les ´electrons produits par la d´esint´egration de ces muons. Nous obtenons alors le tableau ci-dessous. -les pions chargés, de durée de vie plus longue (τ ~2,6.108s), se désintègrent en muon et neutrino. Code de l'exercice de référence : NLP_06_01_08. Ou savez-vous comment améliorerlinterface utilisateur StudyLib? et puisque Dilatation des durées. Ces muons sont donc comptés pendant une heure, et leur durée de vie propre est mesurée. Ces particules ont une durée de vie propre très ourte de l’ordre de la miroseonde. Durée de vie des muons. Voyage en fusée. Parmi ces particules secondaires, on trouve des mésons pi chargés de courte durée de vie qui se transforment en muons positifs ou négatifs. Ainsi au-delà de 8 m de tuffeau, la plupart des muons ne sont plus relativistes car plus assez énergétique et donc leur durée de vie est réduite à leur durée de vie propre soit 2,2 µs. Dilatation des durées. . 14/06/2018, 10h53 #34 (Pour les plaintes, utilisez , les instants formation et désintégration du muon. server des muons au niveau du sol, puisqu’ils sont suppos´es pouvoir se d´esint´egrer avant de l’atteindre. A dans lequel les muons sont immobiles. La distance moyenne qu’ils parcourraient par rapport à la terre, si, dans le référentiel terrestre, leur durée de vie moyenne valait 2,2 µs est de 659 m. Or des muons parviennent à la surface de la Terre, donc franchissent une distance beaucoup plus élevée : cela … But de l’exp´erience Pour savoir s’il est normal d’observer des muons au niveau du sol, il faut connaˆıtre la dur´ee de vie τ des muons. une durée propre car les événements Voyage en fusée. Dilatation des durées. Le milieu de propagation de la lumière, car il en fallait un s'agissant d'une onde, était nommé l'éther, sans qu'il soit bien défini. Principe de la mesure Le cosmodétecteur permet notamment de mesurer les durées de vie des muons. 3- Expérience de Frisch et Smith, durée de vie moyenne des muons: Cette expérience est réalisée à 1900 m d'altitude. et Afin de connaître l'évolution du nombre de muons au cours du temps, nous allons compter les muons par classe de durée de vie. Vous pouvez ajouter ce document à votre liste sauvegardée. 1.3. Les physiciens ont donc cherché à qualifier ce milieu, en parti… L’énoncé nous indique qu’ « une particule en mouvement dans un champ Intervalles de temps propre et impropre En général, en relativité restreinte, la mesure d'un temps est celle de la durée entre deux événements. de l'axe a pour coordonnées Dans un référentiel terrestre, la duree mesurée entre ces deux evenements est notée AT Document 1 : La provenance des muons La Terre est constamment bombardée de particules cosmiques. Ce tableau est mis sous forme de graphique où on range les muons par classe de durée de vie, par exemple la classe de 0μs à 0,10μs. (formation du muon) et Ils peuvent ainsi déterminer, pour chaque tranche de 1 µs, le nombre de muons survivants. Déterminer la valeur moyenne de la durée de vie des muons mesurée dans le référentiel terrestre dans le cadre de la mécanique relativiste. Le muon a pour spin 1/2 et a les mêmes propriétés physiques que l'électron, mis à part sa masse, 207 fois plus grande (105,66 MeV.c-2, c'est pour cela qu'on l'appelle parfois « électron lourd »1). Un muon est formé, dans la haute atmosphère, en un point Pour des muons qui se déplacent à la vitesse v = 0,9997 c, déterminer la valeur de leur durée de vie mesurée dans le référentiel du laboratoire. Durée de vie des muons. Cependant on détete des muons à la surfae de la Terre. un autre formulaire , Durée de vie des muons. (deux horloges). ; l'intervalle est donc de genre temps. et Donner une expression simple (fonction de Les muons sont des particules élémentaires produites dans la haute atmosphère. INTRODUCTION 1.1. S'agit-il d'une durée propre (justifier) ? Les muons sont produits à au moins 10 km de la surface de la Terre. Ces particules ont une durée de vie propre très ourte de l’ordre de la miroseonde. Temps de vol d'un méson π+. a pour coordonnées Par ailleurs, des expériences montrent que leur durée de vie est de \Delta t_2=2{,}2 µs.. Afin d'expliquer ce phénomène, identifier le référentiel propre et le référentiel de mesure. événements En effet, la durée de vie des muons ∆t mesurée sur Terre et la durée de vie propre des muons ∆t0 qui se déplacent par rapport à la Terre ont des valeurs différentes. Mais cette durée représente 30 fois la durée de vie du muon... En 1976, des expériences réalisées au CERN à Genève ont permis de produire un faisceau de muons de vitesse 0,9994c. Or les muons sont produits à au moins 10 km de la surface de la terre et ils parviennent en grand nombre, à la surface de la terre. relativité restreinte. La durée de vie propre des muons mesurée par un observateur de B (∆t P) et la durée de vie propre des muons (∆t) mesurée par un des observateurs de A sont reliés par la relation : 2 v2 − Δ =Δ × 1 1 P t t c Avec : v: vitesse du référentiel A par rapport à B Nhésitez pas à envoyer des suggestions. A partir du graphique ci-dessus représentant la durée de vie propre des N0 = 568 muons calibrés, compléter le tableau suivant. Le contenu de cette page nécessite une version plus récente d’Adobe Flash Player. Ces muons sont produits à environ 15 km d’altitude et possèdent une vitesse proche de la célérité de la lumière dans le vide. Cest très important pour nous! Sans prendre en compte les effets relativistes, un muon parcourrait une distance : d = v. t 0 avec t 0: durée de vie du muon indiquée dans l'énoncé. ) de la durée Ceci peut donc expliquer que leur nombre va fortement diminuer par la suite. Dilatation des durées. une durée de vie plus longue, et en se désintégrant forment des neutrinos (ν) et des muons (μ), selon les équations : π−→ µ−+ν̄ µ et π + → µ++νµ En raison des interactions et des durées de vie des particules, au niveau du sol, il ne reste quasiment que des muons (75%) et quelques neutrinos. , les instants de formation et de désintégration du muon. - A partir de l’oscillogramme ci-dessus déterminer la durée de vie, appelée durée de vie propre, de la particule détectée. Nos expériences ont commencé par des mesures rapides sur 5, 10 ou 15 min pour mieux Détermination en passant par la durée de vie La durée de vie propre des muons est 2,2 μs. Calculer la valeur du carré de l'intervalle invariant. Ecrire les coordonnées spatio-temporelles événements (formation du muon) et (désintégration du muon), successivement dans et dans . La durée mise par les muons pour parcourir la Muons cosmiques Détecteur n°1 Altitude 1900 m Détecteur n°2 Altitude 0 m L'intervalle est choisi pour que la statistique sur cet intervalle soit suffisante pour éviter des fluctuations trop importantes. On considère souvent que le fait de pouvoir détecter des muons à la surface de la Terre est une preuve expérimentale de la dilatation des durées. Prévoyant de réaliser la même expérience à proximité du niveau de la mer(3 m), ils déterminent, d’après leurs mesures, le nombre de muons survivants après 1907 m de voyage supplémentaire en utilisant les résultats de la mécanique Temps de vol d'un méson π+. mesurent également la durée de vie propre pour obtenir la distribution sur une heure de tous les muons. 2 2 2 t 0 avec 2 2 c v 1 1 − γ= . Chaque classe de durée de vie représente un intervalle de temps dt. Les muons sont des fermions de la famille des leptons, comme les électrons et les taus. 2. Avez-vous trouvé des erreurs dans linterface ou les textes? - A partir de l’oscillogramme ci-dessus déterminer la durée de vie, appelée durée de vie propre, de la particule détectée. sont localisés dans qui sépare, dans Ceux-ci contribuent alors à la partie électromagnétique de la gerbe. Les pions, d’où sont produits les muons vont aussi à une vitesse voisine de la lumière, mais leur durée de vie (chronométrée dans leur propre repère) est cent fois plus courte. a pour coordonnées Comment les muons peuvent-ils traverser l`atmosphère ? Origine des muons cosmiques La durée de vie des muons dans leur référentiel propre est ΔT 0 = 2,2 μs. Durée de vie des muons dans l'atmosphère. Le paradoxe des jumeaux. Les muons sont des particules détectables à 20 km d'altitude et qui percutent le sol en \Delta t_1=67 µs. Dans . Si les durées étaient invariantes par changement de référentiel, pendant cette durée de vie propre, le muon parcourrait : d = Δt0 × 0,995 c = 600 m environ. La durée de vie d'un muon au repos ou durée mesurée dans le référentiel muon ( durée propre ) est de l'ordre de 2 µs. les pions chargés, de durée de vie plus longue (τ ~2,6.10-8s), se désintègrent en muon et neutrino. 3.1. Un muon créé à une hauteur de 20 km doit mettre environ 67 μs pour arriver au sol. Il se propage selon l'axe B. L'ÉNIGME DES MUONS ( / 5) 1. Injectés dans un grand anneau de stockage où ils sont confinés par des aimants puissants, ces muons circulent jusqu’à leur désintégration. Les muons sont des particules massives (de masse propre égale à 207 fois la masse propre de l'électron), qui peuvent être produites par interaction entre le rayonnement cosmique et … Dans le référentiel propre lie au muons, la durée séparant ces deux evènements est la duree vie moyenne d'un muon soit ATO = 2,2 us. Ces muons, animés d'une vitesse proche de celle de la lumière, atteignent le sol où ils sont observés et ce malgré leur courte durée de vie propre, la dilatation du temps leur donnant le temps nécessaire pour atteindre les détecteurs. En raisonnant en physique relativiste : a. 1.2. Transformations de Lorentz et de Galilée. t (µs) N 0 568 7,0 400 300 200 140 100 60 40 8,0 20 2. Le tableau précédent a été traduit en graphique puis modélisé par une fonction exponentielle. Cours de tleS - Temps propre et temps impropre, dilatation des durées - Terminale S La mesure d'une durée dépend du référentiel. qui sépare, dans et Composition des vitesses; Loi de transformation des vitesses. n'est pas une durée propre car L'expérience des muons. La vitesse moyenne des muons sélectionnés est de 0,993 c, ce qui donne un coefficient gamma égal à 8,4 ± 2. pris comme origine d'un référentiel terrestre inertiel Par ailleurs, des expériences montrent que leur durée de vie est de \Delta t_2=2{,}2 µs.. Afin d'expliquer ce phénomène, identifier le référentiel propre et le référentiel de mesure. Déduire de la question qui précède la durée C'est pourquoi je vous ai livré ma découverte qui ne peut que se traduire par : Frisch et Smith n'ont pas démontré une éventuelle augmentation de la durée de vie des muons atmosphériques. . 1. Mais cette durée représente 30 fois la durée de vie du muon… En 1976, des expériences réalisées au CERN à Genève ont permis de produire un faisceau de muons de vitesse 0,9994c. b) Quelle distance devraient-ils parcourir en moyenne dans le cadre de la mécanique classique si leur Soit τ la durée de vie des muons cosmiques mesurée dans le référentiel du laboratoire. Le temps de vie moyen d'un muon est de 2 millionième de seconde. Parmi ces particules secondaires, on trouve des mésons pi chargés de courte durée de vie qui se transforment en muons positifs ou négatifs. . Interprétation De quel genre est l'intervalle (justifier) ? Introduction à la physique des particules, Physique des particules et Physique Nucléaire, Université “François Rabelais” de Tours L2 Sciences de la Matière, Lycée Marcel Rudloff - Académie de Strasbourg, QUANTITÉ DE MOUVEMENT RELATIVISTE TRIUMF`S, Dilatation relativiste du temps de désintégration des muons, Bac S Polynésie septembre 2015 CORRECTION © http://labolycee, 20 10 6,7 10 s 67 10 s 0,9994 299792458 t × ∆ = = × = × × d, « Pharao, l’horloge atomique de l’espace », La recherche des Particules Stables Chargées et, © 2013-2020 studylibfr.com toutes les autres marques commerciales et droits dauteur appartiennent à leurs propriétaires respectifs. Comment expliquer la détection des muons à la surface de la Terre ? Cours de tleS - Temps propre et temps impropre, dilatation des durées - Terminale S La mesure d'une durée dépend du référentiel. Nous nous sommes int´eress´e a la mesure de la dur´ee de vie des muons. 3.1. Ainsi, on peut y observer des particules dont la durée de vie est de quelques microsecondes pendant quelques millisecondes. ... S'agit-il d'une durée propre (justifier) ? On peut définir des intervalles de temps propre et impropre. Quand une particule de très haute énergie en provenance de l'espace entre en collision avec un noyau de la haute atmosphère, elle produit une gerbe de particules qui interagissent à leur tour. Le paradoxe des jumeaux. et de Après avoir parcouru la distance En 2 µs, un muon parcourt seulement environ 2 10-6 *3 10 8 ~ 6 10 2 m ~ 0,6 km. L'expérience des muons. Transformations de Lorentz et de Galilée.

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