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La Physique-Chimie autrement

Histoire des sciences

Le modèle standard

Depuis le début du XXe siècle, les physiciens ont les moyens de s’intéresser à l’infiniment petit. Développé dans la seconde moitié du XXe siècle, le modèle standard est une théorie qui permet d'expliquer tous les phénomènes observables à l'échelle des particules.
1.
Dirais-tu que le modèle standard est une théorie vérifiée par l’expérience ou une simple hypothèse ?
2.
As-tu reconnu dans le Doc. 1 une des particules étudiées en classe ? Les protons sont-ils ici des particules élémentaires ?
3.
Ce modèle permet-il de trouver que la charge électrique du neutron est égale à zéro ? Tu peux t’aider des documents 1 et 3.
4.
Quelle est la particule du modèle standard dont l’expérience a, le plus récemment, confirmé l’existence ? Trouve sur internet les deux physiciens qui ont obtenu le prix Nobel grâce à cette découverte.
Doc. 1
Quelques-unes des 61 particules élémentaires du modèle standard.
Doc. 2
Le LHC est formé d’un anneau de 27 km de long.
La physique des particules s’appuie d’abord sur des travaux théoriques, que les expériences valident peu à peu. Par exemple, l’existence du boson de Higgs a été prédite en 1964, mais vérifiée seulement en 2012, au LHC de Genève. Dans ce gigantesque accélérateur de particules, on provoque la collision à très grande vitesse de deux particules, avant d’étudier les débris de matière obtenus.
Doc. 3
Composition d’un proton et d’un neutron.
Dans le modèle standard, les protons et les neutrons ne sont pas des particules élémentaires, mais des hadrons, c’est-à-dire des particules formées de 3 quarks, liés ensemble par un échange de gluons.

Objet d'étude

Les trous noirs

Peu de choses font peur au capitaine Han Solo. Il évite pourtant soigneusement de s’approcher des trous noirs.
1.
Les physiciens n’ont obtenu de preuves expérimentales de l’existence des trous noirs que depuis peu. Peux-tu trouver quand et comment ?
Un trou noir est un amas extrêmement compact d’une immense quantité de matière : sa masse volumique est incroyablement élevée. Son interaction gravitationnelle avec ce qui est à proximité est si forte que :
  • ▪ même la lumière ne peut en sortir (d’où la dénomination de « trou noir »)
  • ▪ le Faucon Millenium, malgré ses puissants moteurs et sa coque robuste, se retrouverait irrésistiblement attiré puis écrasé par l’incommensurable gravité du trou noir !
Doc. 1
Qu’est-ce qu’un trou noir ?
Doc. 2
Image simulée d’un trou noir.

La Physique au quotidien

Doc. 1
Quelques-unes des 61 particules élémentaires du modèle standard.
Doc. 2
Le LHC est formé d’un anneau de 27 km de long.
La physique des particules s’appuie d’abord sur des travaux théoriques, que les expériences valident peu à peu. Par exemple, l’existence du boson de Higgs a été prédite en 1964, mais vérifiée seulement en 2012, au LHC de Genève. Dans ce gigantesque accélérateur de particules, on provoque la collision à très grande vitesse de deux particules, avant d’étudier les débris de matière obtenus.
Doc. 3
Composition d’un proton et d’un neutron.
Dans le modèle standard, les protons et les neutrons ne sont pas des particules élémentaires, mais des hadrons, c’est-à-dire des particules formées de 3 quarks, liés ensemble par un échange de gluons.

Une constellation d’hiver : Orion

▸ Étapes de la fabrication :
  • Matériel
    - Tes yeux !
    Éventuellement :
    - Une paire de jumelle.
    - Une application sur smartphone ou un site internet.
  • Cherche la constellation d’Orion dans le ciel. Si besoin, utilise une application ou un site internet donnant la carte du ciel.
  • Identifie spécifiquement Rigel et Bételgeuse.
  • M42 est-elle visible ?
▸ Des questions à se poser :
1.
Rigel et Bételgeuse ont une différence visible à l’œil nu. Laquelle ?
2.
M42 n’est pas une étoile. Que peut-elle être ?
  • 1
    . Quelques-unes des 61 particules élémentaires du modèle standard.
  • 2
    . Le LHC est formé d’un anneau de 27 km de long.
  • 3
    . Composition d’un proton et d’un neutron.
DYS

Quelques-unes des 61 particules élémentaires du modèle standard.

DYS

Le modèle standard

Depuis le début du XXe siècle, les physiciens ont les moyens de s’intéresser à l’infiniment petit. Développé dans la seconde moitié du XXe siècle, le modèle standard est une théorie qui permet d'expliquer tous les phénomènes observables à l'échelle des particules.

Question 1

DOCS 1, 2, 3

Énoncé
Dirais-tu que le modèle standard est une théorie vérifiée par l’expérience ou une simple hypothèse ?

Question 2

DOCS 1, 2, 3

Énoncé
As-tu reconnu dans le Doc. 1 une des particules étudiées en classe ? Les protons sont-ils ici des particules élémentaires ?

Question 3

DOCS 1, 2, 3

Énoncé
Ce modèle permet-il de trouver que la charge électrique du neutron est égale à zéro ? Tu peux t’aider des documents 1 et 3.

Question 4

DOCS 1, 2, 3

Énoncé
Quelle est la particule du modèle standard dont l’expérience a, le plus récemment, confirmé l’existence ? Trouve sur internet les deux physiciens qui ont obtenu le prix Nobel grâce à cette découverte.
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