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| Dossier pédagogique réalisé par
le Groupe de Physique des Hautes Energies, Institut de Physique Nucléaire, UCL pour accompagner l'atelier didactique "De l'Univers au coeur de l'atome..." présenté dans le cadre du Printemps des Sciences (Communauté Française & UCL/ ScienceInfuse) et du projet "Masterclasses in Particle Physics" dans le cadre de l'Année Mondiale de la Physique WYP2005. |
Mise au point du dossier: Gwendoline de Hemptinne |
Disclaimer: Une partie des illustrations de ce dossier a été réalisée par les auteurs eux-mêmes et par des collègues coopérants. D'autres ont été adaptées à partir d'images et de graphiques issus des divers sites internet repris ci-dessus, avec autorisation préalable de leurs auteurs. Les auteurs souhaitent remercier tous ceux qui ont consacré une partie de leur temps à la relecture de ce dossier.
"De quoi le monde est-il fait ?" Telle est la question que l'homme se pose depuis la nuit des temps. Ce questionnement part de la conviction profonde que le monde n'est pas un assemblage d'objets hétéroclites mais qu'il recèle une unité profonde .
Le concept d'atome, postulé deux mille ans auparavant par Démocrite, relevait au départ de la philosophie. Il a changé au cours des siècles pour devenir un sujet d'étude physique. De fil en aiguille, les physiciens ont découvert les atomes, puis les électrons et les noyaux, puis les protons et les neutrons. Aujourd'hui, ce sont les quarks et les leptons que nous considérons comme les particules élémentaires, les briques de base de la matière.
Tout autour de nous et partout dans l'Univers, les particules se lient, se séparent, se dévient, naissent ou se désintègrent. C'est pourquoi la lune tourne autour de la Terre, le soleil brille, les aimants s'attirent ou se repoussent, les objets tombent, ... Les particules et leurs interactions sont à l'origine de notre existence.
Pour expliquer et explorer ce monde, les physiciens ont dû faire appel à des concepts mathématiques de plus en plus élaborés et contruire des instruments à la limite des possibilités technologiques du moment, d'autant plus gigantesques que les particules sont minuscules.
Ce livret vous invite à un voyage au coeur de la matière, à la découverte de ses constituants les plus infimes.
1 Une faune particulaire
1.1 Qu'est-ce que la physique des particules ?
1.2 Un peu d'histoire de la physique
1.3 Les unités et ordres de grandeur
1.4 Einstein et les hautes énergies
1.5 Les interactions fondamentales
1.6 Les forces font l'union
1.7 Fermions et bosons
1.8 L'antimatière
1.9 Leptons et quarks
1.10 Hadrons, baryons, mésons
1.11 Désintégrations et annihilations
1.12 La quête du Higgs
2 ALEPH, un colosse pour l'infiniment petit
2.1 Des accélérateurs de particules
2.2 Le LEP
2.3 Description du détecteur ALEPH
2.4 La reconstruction des événements
2.5 Données et simulations
3 La main à la pâte
3.1 DALI
3.2 QTALEPH
3.3 Mesure de la masse et de la largeur du boson Z0