Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie

1. Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie Un laboratoire de recherche pour comprendre l’infiniment petit et l'infiniment grand Corinne Bérat

2. Le LPSC • Mission de recherche en physique fondamentale, expérimentale et théorique • Participation à plusieurs grandes expériences de dimension internationale • Autres missions • Enseignement, formation, diffusion des connaissances, valorisation des compétences • Environ 210 personnes travaillent au LPSC • Pour remplir sa mission de recherche, le laboratoire s’appuie sur des chercheurs, des enseignants chercheurs, des doctorants, des techniciens, des ingénieurs et des personnels administratifs Corinne Bérat

3. De l’infiniment petit… • De quoi est faite la matière ? Physique subatomique • Physique nucléaire • Physique hadronique • Physique des particules Corinne Bérat

4. …à l’infiniment grand Cosmologie • Rayons cosmiques • Fond cosmologique Corinne Bérat

5. Dans un bain de particules… • Nous sommes plongés dans un bain de particules • Radioactivité ambiante : venant de la terre, dans la maison, émis par le corps humain • Rayonnement cosmique : • Les rayons cosmiques contribuent pour environ15% à l’exposition naturelle totale (un peu moins que la radioactivité du sol) Corinne Bérat

6. … et sous une douche de particules  • L’atmosphère terrestre est en permanence bombardée de particules qui viennent du cosmos. • En arrivant sur la Terre, les particules cosmiques (principalement des protons) vont interagir avec les atomes de l’atmosphère créant ainsi des réactions nucléaires. Le résultat est une production de muons • En moyenne, au sol : 200 muons par seconde et m2 Naissance de la physique des particules Corinne Bérat

7. Accélérateur de particules • Pour connaître la matière, on a besoin d’accélérateur de particules = super microscope • Deux formes d’accélérateurs : • linéaire : les LINACS, dans lesquels les particules partent d'une extrémité et ressortent de l'autre... • circulaire : les cyclotrons, synchrocyclotrons et autres synchrotrons, dans lesquels les particules tournent et tournent, et tournent... • Deux types de collisions : • avec une cible fixe : on envoie une particule sur une cible immobile • avec des anneaux de collision : 2 faisceaux de particules sont envoyés l'un contre l'autre. Corinne Bérat

8. Echelle d’énergie Rayon cosmique le plus énergétique observé 1021 ZeV (zeta) 1 eV = 1,602  · 10–19 J Noyaux actifs de galaxies 1018 EeV (exa) Étoiles à neutrons Supernovae 1015 PeV (peta) Limite (?) technologie humaine LHC :14 TeV TeV (tera) 1012 (Synchrotron) Energie des muons du rayonnement cosmique Synchrocyclotron GeV (giga) 109 GENEPI3C Accélérateur électrostatique Réacteur nucléaire Radioactivité MeV (méga) 106 Electrons dans aurore polaire keV (kilo) 103 Tube TV eV (électron-volt) Pile à 1 Euro 1 molécule dans l’air Corinne Bérat

9. Europe Corinne Bérat

10. Amérique Corinne Bérat

11. Amérique et Antarctique Corinne Bérat

12. B o n n e V i s i t e Corinne Bérat

13. Corinne Bérat

14. Corinne Bérat

15. Corinne Bérat

16. Corinne Bérat

17. Matière et énergie • Des particules de matière se déplaçant à grande vitesse entrent en collision • Cela crée une grande concentration d’énergie et permet la création de particules qui n’existent pas dans la matière ordinaire (durée de vie très courte) E = m c2 Corinne Bérat

18. Energie et unités d’énergie • Unités usuelles • Calorie : sur les produits alimentaires (kcal) • Ex : 1 cuillère à café de Nutella = 80 kcal • kilowatt-heure (kWh) : sur les factures EDF… • Entre 0,11 et 0,135 € le kWh (mesurée en unité de temps) 1 h 100 W E=100 Wh E=540 Calories Corinne Bérat

19. Energie et unités d’énergie En physique • Energie : c’est une grandeur en (M)(L)2(T)-2 • Joule : 1 calorie = 4,186 J, 1 Watt-heure (Wh)= 3600 Joules 1 m 1 kg E=9,81 J • électron-volt(eV) dans le domaine des particules 1 eV = 1,602  · 10–19 J 0,000 000 000 000 000 000 16 J Corinne Bérat

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