Après la pause imposée par la pandémie, le temps est venu de se pencher sur les besoins des lycéens en première ou terminale : nous proposons de combiner la visite de l’Espace Découvertes avec quelques ateliers, destinés à établir quelques ponts entre l’étude de l’infiniment petit des particules élémentaires et l’infiniment grand de l’univers et les programmes scolaires.
Lois de conservation, champs électrique et magnétique, interférences, symétries, radioactivité sont des exemples classiques. Mais les programmes ont beaucoup changé, de même que les spécialités et les parcours des élèves. C’est pourquoi ce projet doit être construit en concertation avec les enseignants !
Deux étapes sont mises en place :
2022/2023 : inviter, en novembre et février, les professeurs intéressés à deux jours de formation et d’échanges au laboratoire. L’objectif étant de jeter, avec eux, les bases de 2 ou 3 ateliers et de les expérimenter, en mai et juin, avec une partie de leurs élèves.
2023/2024 : les enseignants reviennent avec leurs classes. L’amélioration des ateliers permet une évaluation du projet à la fin de l’année scolaire.
Année scolaire 2022/2023 : calendrier d’inscription et de rencontres
Date limite de demande d’inscription : 15 octobre 2022
Le nombre de professeurs étant limité, nous vous répondrons le : 21 octobre 2022
Première rencontre au laboratoire : 29 et/ou 30 novembre
Seconde rencontre au laboratoire : 21 et/ou 22 février
Accueil des élèves : mai ou juin, en fonction des emplois du temps
Accueil des classes : une journée type
Matinée : à son arrivée, la classe sera installée dans le « petit amphi » pour une introduction générale. Les élèves seront ensuite répartis, par sous-groupes de 4, dans trois salles :
- « Salle Parmelan » :réalisation d’une chambre à brouillard (capacité : 8 places)
- « Salle des fourmis » : un des ateliers définis avec les enseignants (capacité : 8 places)
- « Petit amphi » : un des ateliers définis avec les enseignants (capacité : 8 places)
Chaque atelier commencera par la présentation d’une problématique, que des sous-groupes de 4 élèves devront décortiquer/résoudre avant une discussion plus générale. Leur durée totale est de ~2h, afin de permettre en fin de matinée aux élèves de circuler et s’expliquer mutuellement ce qu’ils ont fait.
Pause : la classe aura à disposition la salle appelée « grande galerie » pour y manger les pique-nique apportés par les élèves.
Après-midi : munis des éléments découverts le matin, les élèves aborderont les questions ouvertes et « l’étude des deux infinis » par la visite de l’Espace Découvertes EUTOPIA. Nous serons de retour dans le « petit amphi » pour un quizz final
Quelques exemples d’atelier ?
Rayons cosmiques et relativité
L’atelier commence par une démonstration du fonctionnement de la mallette Cosmix, détecteur portable réalisé par nos collègues de Bordeaux, et se poursuit par un accès direct aux données collectées par des installations similaires au pic du midi .
La mesure du temps de vie appelle alors une question : comment se fait-il que les muons arrivent si leur temps de vie est si court ? La relativité restreinte est à l’œuvre, tout comme d’ailleurs dans la vie courante (communications avec les satellites et les GPS). Une exposition retrace la découverte et l’étude des rayons cosmiques, un quizz peut donc facilement être ajouté.
Chambre à brouillard et détection
La construction d’une chambre à brouillard avec des matériaux simples est un grand classique des événements festifs et publics. Mais, en poussant l’exercice, elle peut être utilisée pour introduire les notions de comptage, de classification dans les détecteurs, de fluctuations statistiques. Les chambres permettent aussi de différencier les différentes sources de radioactivité. Pour faire le lien avec la physique des particules, l’analyse de clichés de chambre à bulles peut être envisagée.
Lois de conservation et symétries
L’atelier commence par un petit montage illustrant la conservation de l’énergie et de l’impulsion [ à définir, pendule probablement], qui est suffisante pour raconter la découverte du neutrino, par exemple. La discussion peut être élargie aux lois de conservation et de symétries de la physique des particules, puis aux graphes de Feynman : quels processus sont possibles ? Un outil de vulgarisation aidera les élèves curieux à aller plus loin : symmetry magazine.
Champ magnétique
Utilisé de façon constante dans notre présentation de la physique des particules au CERN, le champ magnétique n’est pas au programme ! Il sera donc introduit, avec un degré croissant de détails en fonction du niveau de la classe. Un dispositif de « boule à électron » est envisagé, ou le tube de Crookes du laboratoire. La notion de force peut être étendue en comparant la description classique à celle du modèle standard (échange de bosons).
Equipe et capacité d’accueil
Pour une visite confortable de l’Espace Découvertes et mieux équilibrer les groupes dans les ateliers du matin, une limite de 24 élèves est souhaitable.
La responsable du programme EUTOPIA assurera la présentation du matin, l’atelier chambre à brouillard et elle mettra en route les autres ateliers avec l’aide de collègues.
Une implication des professeurs référents et accompagnateurs est attendue dans les ateliers, en particulier lorsque les élèves parlent entre eux et restituent leur travail.
La visite de l’Espace Découvertes sera assurée par les équipes du LAPP et du LAPTh, le plus souvent par des étudiants ou jeunes chercheurs.
Les inscriptions sont closes pour l’édition 2022-2023
Merci à ceux qui ont déclaré leur intérêt, tous seront à nouveau bienvenus l’an prochain !