TPE sur les muons: Le milieu influence-t-il les muons?

...

a détecter un ou plusieurs muons. Le chiffre "7" en dessous de cette LED est le nombre de particules détectés (mais attention: ce ne sont peut-être pas des muons). Puis la 2ème LED qui est cette fois rouge, nous montre qu’elle n’a pas détecter de muon mais toutefois le chiffre "2" veut dire que le cosmodétecteur a reconnu des particules autres que des muons (exemple: alpha, électrons, protons, etc).

2- La lumière verte signifie que la manip est en train de s’effectuer. en dessous, "10 minutes" est la durée totale de la manipulation et encore en dessous, "10 secondes" est l’intervalle de temps entre chaque mesure, c’est-à-dire que le logiciel compte le nombre de muons toutes les 10 secondes pendant 10 minutes. Nous nous sommes servi seulement de "Lancer manip+fichier" afin d’obtenir nos résultats dans un tableau. La 2ème option "Lancer manip" permet simplement d’observer en direct ce qu’il se passe pendant cette manipulation.

3.2 Utilisation

La détection par coïncidence est la façon de détecter les muons avec la roue cosmique. Selon sa direction, un muon cosmique va traverser les deux ou trois scintillateurs et va créer un signal électrique à la sortie de chaque photomultiplicateur. Grâce au logiciel, on va pouvoir observer simultanément ces deux ou trois signaux qui permet de signer le passage d’un muon cosmique. (Il est question de probabilité de muons atteignant le sol).

4. Expérience

4.1 Présentation

Nous allons mesurer le flux statistiques des muons dans divers milieux avec divers obstacles et matières. En premier lieu nous allons faire les mesures à différents étage d’un bâtiment du lycée comportant 3 étages(on se servira juste des 2 premiers), un rez-de-chaussé et un sous-sol ainsi que dehors. Puis nous allons refaire la mesure du 2ème étage avec plusieurs obstacles et matières au-dessus de la roue cosmique tels que l’aluminium, la laine, le bois et le le plastique.

Et enfin nous verrons s’il y a un moyen de les arrêter.

4.2 Mesures des flux statistiques des muons

(voir pièce jointe "mesures des flux statistiques des muons")

-1ère observation: PM1>PM2 ce qui est logique car les muons arrivent par en haut et touchent donc d’abord la première raquette PM1.

PM2>PM1xPM2 sûrement parce que tous les muons ne passent pas obligatoirement par PM1.

PM1xPM2<PM1xPM2* car les muons passent plus rarement par les deux raquettes que par la première.

-2ème observation: Les mesures dans le noir au deuxième étage et au premier n’ont pas de grande différence donc nous avons préféré le retirer aux prochaines mesures. Donc on peut en conclure que cela ne dépend pas de la luminosité.

-3ème observation: Les mesures dans le couloir sont parfois supérieures et parfois inférieures aux mesures près d’une fenêtre donc nous pensons que cela dépend peut-être du temps qu’il fait dehors parce que globalement lorsque les mesures dans le couloir sont supérieures, il pleut. On peut en émettre l’hypothèse que la pluie ralentie les muons; Donc cela peut dépendre de la météo.

-4ème observation: Majoritairement, plus on descend en altitude et moins nous avons de muons. On peut en conclure que plus on se rapproche du sol et moins les muons ont de chance d’atteindre ce sol. Par contre nous pouvons remarquer que les mesures faites dehors et les mesures faites au 2ème étage dans le couloir sont presque similaire. Nous pouvons donc penser que l’épaisseur de béton du bâtiment ralentie les muons.

4.3 Peut-on les arrêter ?

Nous avons tester différents matériaux tels que l’aluminium, la laine, le bois et le plastique, le tout en plein milieu du couloir du 2ème étage. Nous avons, avant cela, remarqué que l’épaisseur de béton du bâtiment influençait sur les mesures. Donc nous nous sommes informé sur cette épaisseur et nous comptons environ 20cm de béton entre chaque étage. Nous avons aussi vérifier si les mesures étaient proportionnelles à cette épaisseur et nous avons remarqué que non: sachant qu’il y a un 3ème étage dans le bâtiment où nous avons fait les mesures, si les mesures étaient proportionnelles, les valeurs du rez-de-chaussé seraient égales à la moitié des valeurs du 2ème étage, or, ce n’est pas le cas.

En comparant les mesures avec les matériaux, nous pouvons constater que l’aluminium les arrêtes davantage que le plastique, la laine et le bois. On peut donc en conclure que ça ne dépend pas de l’épaisseur mais du matériaux puisque l’aluminium est largement plus fin que les autres. L’aluminium est un métal et est donc conducteur. On peut en émettre l’hypothèse que c’est cette raison qui fait que l’aluminium les arrête davantage.

5. Conclusion

En conclusion, les muons sont absorbés par la matière car plus on descend en altitude (en étage), soit plus on traverse de matière, moins il y a de muons. Donc on peut dire que le milieu influence les muons car on a vu que le changement de météo, les étages et les matériaux différents utilisés font varier le nombre de muons. En sachant bien-sûr que le nombre de muons restent tout de même aléatoire.