Mesure du temps de vie du muon et épistémologie

Theyggdrazil · 02/11/2004 - 19h10

Bonjour

Dans le cadre de mon TIPE je vais bientôt mesurer le temps de vie du muon. Cet expérience ne servira qu'à illustrer mon sujet qui portera sur la réciprocité théorie-expérience. En fait on imagine des particules qui devraient nécessairement exister d'après les théories en cours, on arrive à déterminer théoriquement leurs caractéristiques, puis on démontre leur existence par l'expérience et on vérifie la théorie... Inversement, on découvre parfois des particules qui n'étaient pas "nécessaires" à la théorie et qui nous permettent de la compléter, voire de la modifier...

J'aurais 2 questions:

1) Qu'en est-il du muon? Je cherche (surement mal) des informations historiques sur sa découverte, et surtout s'il a été découvert "théoriquement" ou expérimentalement en premier...
2) Auriez vous des références d'ouvrages ou de sites web à me conseiller ? J'ai acheté "La philosophie des sciences au 20ème siècle" pour l'aspect épistémologie de mon sujet, et "le cours de physique de feynman: mécanique quantique" pour l'aspect scientifique, malheureusement il n'y a quasiment rien sur le muon dans ce dernier, et je me suis rendu compte qu'il y avait plus d'informations dans le berkeley...

Voilà, vous remerciant par avance

j.yves · 10/11/2004 - 00h17

Le muon a été découvert en 1938 de façon purement expérimentale, dans le rayonnement cosmique. C'est une des premières particules élémentaires découvertes, après l'électron, le proton et le neutron. On l'a tout d'abord pris pour le "méson" (maintenant appelé "pion") , à peine plus lourd, et responsable de la force attractive entre protons et neutrons, dont l'existence avait été prédite par Yukawa en 1935. Il y a eu un peu de confusion, sur laquelle je pourrai t'en dire plus si çà t'intéresse, et on a mis plusieurs années à comprendre que le muon découvert en 1938 était en fait de nature très différente. Son existence n'avait pas du tout été prédite théoriquement: sa découverte est le pur fruit du hasard. D'un autre côté, il est naturel qu'on l'ait découvert bien avant la plupart des autres particules élémentaires "éphémères", car sa durée de vie (de l'ordre de la microseconde) est assez longue pour qu'il parcoure souvent plusieurs centaines de mètres avant de se désintégrer (contre quelques mètres pour les "mésons" les plus solides!). J'espère que ceci répond un peu à ta question.

j.yves · 10/11/2004 - 00h18

Et en ce qui concerne ta deuxième question... tu veux des ouvrages sur quoi exactement?

Theyggdrazil · 13/11/2004 - 19h23

Bonjour et merci de votre réponse

Excusez moi de n'avoir pas répondu avant, je n'ai pas le net en semaine

C'est très intéressant de savoir dans quelles circonstances les découvertes sont faites, et de voir quelles sont leurs réelles répercussions... Cela me passionnerait vraiment d'en savoir plus effectivement

Quant au type d'ouvrage que je recherche, ce serait des livres abordables pour un élève de spé qui parleraient de physique des particules, et aussi de livres plus philosophiques qui toucheraient au domaine de la réciprocité entre découvertes expérimentales et innovations théoriques. (On m'a récemment conseillé comme ouvrage: "Instrumentation en physique nucléaire et en physique des particules", je vais tâcher de le trouver, de voir si j'y comprends quelque chose et surement de l'acheter

)

Cordialement,
Jonathan

j.yves · 14/11/2004 - 23h58

De qui est l'ouvrage en question et chez quel éditeur? Ca me dit quelque chose, je dois le connaître... J'ai quelques ouvrages en tête, je retrouve les références et je vous dis au plus tard mardi.

j.yves · 15/11/2004 - 14h07

Quelques suggestions:

1. Le monde des particules, des électrons aux quarks, de Steven
Weinberg, Bibliothèque scientifique Belin (un peu ancien maintenant, mais c'est un grand physicien qui parle de l'histoire de la discipline).

2. Voyage au coeur de la matière, par le collectif NEPAL, collection Croisée des sciences, Belin, 2002.

3. Les tactiques de Chronos (sans doute plus philosophique, mais pas forcément sur les rapports théorie/expérience) par Etienne Klein, Flammarion poche, 2004.

Les trois devraient etre largement accessibles avec votre bagage scientifique... et n'hésitez pas a me contacter si vous avez d'autres questions.

j.yves · 20/11/2004 - 10h45

Pour la réciprocité entre théorie et expériences en physique des particules, j'ai trouvé deux articles qui illustrent parfaitement le sujet, mais sur un mode polémique (et en anglais...)
C'est l'expérience qui fait avancer la science et non la théorie:
http://www.physicstoday.org/vol-53/iss-7/p15.html
Et les réponses:
http://www.physicstoday.org/pt/vol-54/iss-1/p13.html
Les deux "points de vue" sont vraiment bien documentés et tous les deux intéressants. La vérité est à mi-chemin, naturellement. J'incline plutôt en direction du premier auteur en ce qui me concerne: le prestige d'Einstein a rejailli sur toute la physique théorique, et c'est plaisant de voir tomber les statues ; les théoriciens ont trop la grosse tête, surtout au regard du bilan des 30 dernières années.

Mais le premier article porte sur la physique des 50 dernières années. On pourrait répéter la discussion pour la première partie du 20e siècle: il y a eu des "surprises" venant de l'expérience, telles que la radioactivité (ça c'est le 19e...), la diffusion Rutherford, l"'énergie manquante" dans la radioactivité beta. Mais les réponses données par les théoriciens ont quand même permis d'aller plus loin: la découverte de l'antimatière en 1933, du neutron en 1932, du neutrino en 1956 suivaient trois prédictions théoriques de 1930, etc. Et pour ce qui est de la découverte du muon, elle est dans le camp de l'expérience, puisque c'est une autre particule que les théoriciens avaient prédite...

Theyggdrazil · 20/11/2004 - 13h27

Bonjour et merci infiniment du temps précieux que vous consacrez à m'aider

Pour le livre "Instrumentation en physique nucléaire et en physique des particules", il a été publié en 1989 chez EDP sciences et l'auteur est M. Buenerd. Je ne l'acheterai pas (ça coute cher les ouvrages scientifiques

) mais j'ai trouvé où l'emprunter.
Quant aux ouvrages que vous me proposez je vais aussi tâcher de voir s'ils sont disponibles à la BNU ou bien si les chercheurs qui nous aident les ont. Merci encore pour les références

Pour les 2 liens, ils m'ont l'air de coller exactement à ce que je cherchais et c'est un anglais très abordable, je vais donc les lire ce soir.

Merci encore, je reposterai ce soir, là je vais donner quelques cours de maths

Cordialement,
Jonathan

Soft_Machine · 20/01/2005 - 00h00

Bonjour,

je me permets de m'insérer dans la discussion et de vous remercier pour les informations données.
Je travaille avec Jonathan sur la mesure du temps de vie du muon et la réciprocité théorie-expérience.

Rémi

j.yves · 22/01/2005 - 12h04

Pas de problème, n'hésitez pas si vous avez d'autres questions, mais je viens épisodiquement.

neutrinoman · 22/01/2005 - 13h33

Envoyé par Theyggdrazil

Bonjour

Dans le cadre de mon TIPE je vais bientôt mesurer le temps de vie du muon. Cet expérience ne servira qu'à illustrer mon sujet qui portera sur la réciprocité théorie-expérience. En fait on imagine des particules qui devraient nécessairement exister d'après les théories en cours, on arrive à déterminer théoriquement leurs caractéristiques, puis on démontre leur existence par l'expérience et on vérifie la théorie... Inversement, on découvre parfois des particules qui n'étaient pas "nécessaires" à la théorie et qui nous permettent de la compléter, voire de la modifier...

Salut, je n'ai pas suivi la discussion mais je réponds car j'ai eu l'occasion de faire des travaux de laboratoire au CEA cette année et nous avons travaillé sur la mesure de la durée de vie des muons. Nous sommes plusieurs dans ce cas en fait et nous avons écris des articles à la suite de ces travaux donc je te mets le liens où tu pourras lire tout ça si ça t'intérésse !

http://deacpm20042005.free.fr/articles.htm