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Masterclasses 2011 : une "collision" entre physiciens et lycéens

Le laboratoire Leprince-Ringuet à l’Ecole Polytechnique a accueilli une classe de terminale du lycée de l’Essouriau des Ulis (Essonne). Au programme, boson de Higgs et accélérateurs de particules, le LHC.

Masterclasses à PolytechniquePas un bruit, tout le monde est concentré.
© LookatSciences / Julien Rastegar.

Avec deux heures d’exposé sur la physique des particules, la matinée commence fort. La vingtaine de lycéens qui a pris place dans un amphithéâtre de l’Ecole Polytechnique écoute attentivement Olivier Drapier, adjoint à la direction du laboratoire Leprince-Ringuet (CNRS/Ecole Polytechnique). Il leur parle d’électrons, de quarks, de bosons, de mésons, de leptons, de positons… Des noms qui laissent parfois pantois, comme le souligne Kevin, qui n’a "jamais entendu parler de quarks ! " Car ces élèves, pour qui l’atome, le noyau et la radioactivité sont des notions vues et assimilées en classe, découvrent maintenant l’envers du décor. Olivier Drapier n’est pas dupe : "Il leur faut du temps pour se mettre dans le bain. Il y a énormément d’informations, c’est long et compliqué, mais il faut qu’ils comprennent de quoi on parle." Ils n’ont pas le choix ! Tout comme 600 autres lycéens, ils ont été accueillis en mars 2011 par des laboratoires du CNRS pour participer à une grande aventure scientifique : analyser des données du Grand Collisionneur de Hadrons (LHC). Cet accélérateur de particules, le plus puissant au monde, dépend du CERN et est situé près de Genève (1).
Un physicien du LLR accompagne les élèvesChristophe Ochando, physicien au LLR, accompagne les élèves, sous le regard de Mme Ait Abdelkader, leur professeur de physique-chimie.
© LookatSciences / Julien Rastegar.
Le but de ces journées est de "montrer aux élèves ce qui se fait à la pointe de la recherche sur la connaissance de la matière", précise Olivier Drapier. Leur professeur de physique-chimie au lycée, Mme Ait Abdelkader, approuve : "J’aime bien qu’on soit ambitieux pour les élèves. C’est un peu dur, mais ils sont attentifs, ils accrochent et ça me maintient dans cette idée là." A la fin des exposés, et malgré leurs difficultés, les élèves sont conquis. Floralou la première : "On a revu des choses qu’on a apprises en cours et qu’on a approfondies ici, ça m’a beaucoup plu ! ", s’exclame-t-elle dans un grand sourire. D’autres, comme Adrien, voient plus loin : "Ca peut donner des ouvertures, procurer l’envie de faire de la physique après le bac."

A la recherche du boson

Vidéoconférence masterclassesFin de journée et vidéoconférence avec d’autres groupes. Un partage des connaissances que pratiquent aussi les chercheurs dans leur travail.
© LookatSciences / Julien Rastegar.
Afin de véritablement se mettre dans la peau des chercheurs et de leur travail, place maintenant aux travaux pratiques. En salle informatique, Olivier Drapier définit l’organisation de l’après-midi : "Dans les deux heures qui suivent, vous allez devoir identifier une cinquantaine d’événements." Un événement, pour un physicien, c’est le résultat d’une collision à l’intérieur de l’accélérateur, entre un faisceau d’énergie et une cible fixe par exemple, d’où émergent des particules. Pour certains, la mise en route est un peu laborieuse. Mais d’autres, comme Valentin, sont tout de suite très à l’aise. Il enchaîne la caractérisation des événements à la vitesse grand V : "C’est trop simple ! ", s’exclame-t-il. Pour stimuler un peu plus la classe, Olivier Drapier rappelle que "celui qui a préparé les exercices s’est amusé à glisser des simulations du boson de Higgs". Car la vraie star du jour c’est elle, cette particule théorique mais encore introuvable à ce jour. C’est même l’une des raisons pour lesquelles le LHC a vu le jour : tenter de la repérer dans la réalité. En classe, la chasse est maintenant ouverte, l’excitation monte d’un cran. "Si on croise le boson de Higgs, qu’est-ce qu’on fait ? ", demande Arthur. "Vous lui dites bonjour de ma part ! ", répond Olivier. L’ambiance est à la détente, mais la concentration reste de mise. Tout d’un coup, un cri retentit dans l’assemblée : Arthur et Kevin viennent de découvrir le premier boson de Higgs. Finalement, neuf bosons théoriques seront trouvés. Dans l’ensemble, les élèves y voient plus clair dans l’activité des physiciens. "On comprend mieux leur travail et l’objet de leurs recherches", soulignent André et Sébastien.
Le moment de vérité approche : par vidéoconférence en anglais, les élèves comparent leurs résultats à ceux des autres classes du jour, de Marseille, Thessalonique en Grèce, Bonn en Allemagne et Zilina en Slovaquie. Ils en profitent pour échanger leurs dernières questions-réponses avec les chercheurs pilotant la conférence. Dernier moment fort pour une journée intense. 


1 Note : Pour plus d’informations sur ces journées intitulées « Hands on Particle Physics Masterclasses » : http://www.physicsmasterclasses.org/.

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