Durée de vie d’un pion

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Temps, mouvement et évolution - Concours Puissance 11
Type : Exercice | Année : 2016 | Académie : Inédit

Relativité

pchT_1600_00_01C

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FESIC 2016 • Exercice 10

Relativité

Durée de vie d’un pion

Un pion π est une particule qui peut être émise lors d’une collision entre un proton et un deuton. Le pion est une particule instable dont la durée de vie est de τ = 2,60 × 10−8 s dans le référentiel dans lequel il est au repos. On considère un pion qui se dirige en ligne droite à une vitesse de 0,70c, dans le référentiel terrestre, vers un détecteur situé à une distance de 5,0 m de la source qui émet la particule. On rappelle que les durées propre Δt0 et mesurée Δt sont reliées par la relation où :

Δ= γΔ140997-Eqn1 soit γ = 140997-Eqn2

(v représente la vitesse relative du référentiel propre par rapport à un autre référentiel galiléen).

Données

140997-Eqn3

140997-Eqn4

Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00 × 108 m ⋅ s–1.

Pour chaque affirmation, indiquez si elle est vraie ou fausse.

a) Le référentiel dans lequel le pion est au repos est en translation rectiligne uniforme par rapport au référentiel terrestre.

b) τ est un temps mesuré.

c) La durée de vie du pion dans le référentiel terrestre est d’environ 3,6 × 10–8 s.

d) Le pion ne sera pas détecté par ce dispositif.

Corrigé

Corrigé

a) Vrai.

b) Faux. C’est un temps propre puisque c’est celui dans le référentiel dans lequel la particule est au repos.

c) Vrai. On a :

Δt = γτ = 140997-Eqn5 3,6 × 10–8 s.

d) Faux. La distance parcourue par le pion est :

l = v × Δt = 0,7 × 3 × 108 × 3,6 × 10–8 = 2,1 × 3,6 > 5 m.