Comprendre la dualité onde‑corpuscule (2)

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Énergie, matière et rayonnement
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Comprendre la dualité onde‑corpuscule (2)

FB_Bac_98618_PhyT_S_013

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Rappels de cours

1Particules et rayonnement

 Une particule composite est composée d’éléments plus petits.

exemple La particule α est un noyau d’hélium (2 protons et 2 neutrons).

 Une particule élémentaire ne peut être décomposée en éléments plus petits.

exemple L’électron, auquel on ne connaît pour l’instant aucun constituant.

 Lors d’une réaction nucléaire, des rayonnements , , et , associées à des particules, sont émis.

exemple (rayonnement β) suivi de (rayonnement est un antineutrino


Rayonnement


Particule associée


Nom


Nom


Symbole


Nature


Charge


Masse



Alpha



Composite





Électron



Élémentaire





Positon



Élémentaire





Photon



Élémentaire



est la charge électrique élémentaire :  C.

2Exemples de détecteurs d’ondes et de particules

 Dans un détecteur de particules, l’arrivée d’une particule entraîne la production d’électron(s) qui donne (nt) naissance, dans un système multiplicateur, à d’autres électrons que l’on « récupère ». Leur circulation dans un fil est un courant électrique, correspondant à un signal électronique.


exemple Dans un détecteur à ionisation, une particule crée un ion en arrachant un électron à un ou des atomes constituant la matière qu’elle traverse.

Une onde E.M. (>fiche5) peut, par effet photoélectrique (>fiche11), produire des électrons dont la circulation dans un fil électrique constitue le signal qui informe du passage de l’onde.

Méthodes

Comprendre les symboles d’une particule

1. Quelle est la particule émise dans le rayonnement  ? Justifier les chiffres et figurant dans le symbole.

2. Quelle est la particule émise dans le rayonnement  ? Justifier les deux chiffres figurant dans le symbole.

Conseils

Se rappeler ce que signifient A et Z dans le symbole d’un noyau .

Solution

1. La particule est un électron qui ne contient donc pas de nucléons : A= 0. Sa charge est donc Z= –1. Symbole : .

2. La particule émise lors du rayonnement est un photon. Cette particule n’a pas de charge (Z= 0) et ne contient aucun nucléon (A= 0). Symbole : .

Exploiter des informations sur un détecteur

Dans l’accélérateur européen du CERN, des collisions à très haute énergie donnent naissance à des particules. En 1992, Georges Charpak, chercheur français, a reçu le prix Nobel pour l’invention d’un détecteur de particules : les « chambres à fils ». Voici le principe du dispositif : dans ces chambres, des fils sont tendus en un maillage serré ; ils sont reliés à des bornes positives ; tout électron présent est attiré et capté par le fil le plus proche.

1. Quel est le signal reçu par l’ordinateur qui exploite les données ?

2. Quelle information retire-t-il des détections ?

Solution

1. Les électrons captés créent des courants dans ces fils.

2. L’ordinateur sait quels fils ont été touchés par un électron et peut retracer le trajet d’une particule ionisante qui a créé des électrons sur son passage dans la chambre.

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