Jouer aux cartes avec des particules

Jouer aux cartes avec des particules
64 cartes:
+ tous les constituants élémentaires
+ les 3 forces
32 cartes: on met de côté l’interaction forte
Plusieurs jeux possibles:
+ 7 familles
(se familiariser)
+ Quark poker
(poker)
+ Collisions
(dominos)
Mai 2012
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[email protected]
http://elementaire.lal.in2p3.fr/
Faire passer de manière ludique différents
concepts de physique.
(structure intime de la matière, forces, lois de
conservation, radioactivité, matière/antimatière,
accélérateurs, …)
Genèse
+ début 2011 lors de réunions pour trouver une suite à “Elémentaire”
+ mars 2011 contacts avec comm-IN2P3 et “Sciences à l’école” pour
contribuer au financement d’un premier tirage de jeux destinés à des lycées et aux
labos afin de recueillir des avis pour envisager un tirage plus étendu. Considéré
comme prématuré; propositions:
- faire des tirages en local pour tester auprès de classes
- faire une présentation au CERN en Juin (stage de 28 enseignants).
+ fin Juin 2011 : subvention accordée par le CG91
- permet de financer un illustrateur
(3000 € dépensés : CG91 + reliquat “Elémentaire”)
+ interventions dans des classes: typiquement 2 séances de 1h30, élèves
répartis par 4-6 (Nogent-sur-Oise, Versailles, Troyes, Mennecy,
St. Germain-en-Laye)
+ interventions dans des labos (pause de midi): LAL, SOLEIL
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+ contributeurs: N. Arnaud (LAL), R. Barate (Lapp, retraité),
S. Descotes-Genon (LPT), P. Roudeau (LAL, retraité),
J. Serreau (APC)
Évolution
Plume
up
3
m = 0,002 GeV
Up
q = +2/3
Plume
m = 0,002 GeV q = +2/3
stable
État actuel
+ dessin des cartes finalisé
+ règles des jeux avec 32 cartes quasi finales
+ règles des jeux avec 64 cartes à finaliser
+ brochure détaillant les liens entre jeux et particules à terminer
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Futur proche
+ imprimer les jeux : cartes + règles + brochure
+ demande de financement auprès de P2IO (réponse fin Juin),
et “UnivEarths” (pas de réponse), IN2P3 (L. Serin en avril, pas de réponse).
+ recherche d’un éditeur: contact avec les Éditions du Pommier (réponse en
Juillet), d’autres éditeurs seront contactés entre temps
+ il est envisagé une diffusion par un éditeur privé avec assurance d’un minimum
d’exemplaires payés et diffusés dans des lycées (Essonne) et des labos.
+ réalisation d’un site permettant de jouer “en ligne”
+ faire des versions en Anglais et autres langues
+ diffusion dans les (réseaux des) laboratoires IN2P3
+ toute proposition est la bienvenue …
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Les différents aspects du projet
+ la représentation des particules élémentaires par les cartes permet d’expliquer
plusieurs notions
+ jeu des “7 familles” à 42 cartes (apprendre les noms des particules et leurs
arrangements)
+ jeu “Quark Poker” à 32 ou 64 cartes (comment les particules interagissent
et se regroupent)
+ jeu “Collisions” à 34 ou 74 cartes (explique la production des particules
lors de collisions au LHC ou à tout autre collisionneur)
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L’ensemble des cartes
+ 66 (+8) cartes comprenant :
- 6 familles de 8 constituants
- 8 bosons transmettant l’interaction électro-faible (2 W, 2 Z, 3 photons, 1 Higgs)
- 8 gluons (pour le jeu “collisions” on ajoute 8 gluons)
- 2 cartes proton/antiproton pour démarrer le jeu “Collisions”
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Présentation des particules élémentaires(1)
La plupart des éléments graphiques ont été conçus pour illustrer des propriétés
des partcules et/ou susciter des questions de la part des joueurs.
force non colorée
(interaction
électro-faible)
3 infos importantes:
famille, symbole, couleur
8
force colorée
(interaction
forte)
fond gris:
pas d’interaction
forte
Présentation des particules élémentaires(2)
Par cette présentation, on peut expliquer de nombreuses notions aux joueurs.
Exemple:
organisation
en familles
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Présentation des particules élémentaires(3)
Autres notions:
+ les familles ont la même structure: cartes colorées et grisées
+ les cartes colorées et grisées ont les mêmes symboles (crochet et filet)
+ symétrie particule/antiparticule
+ les forces sont transmises
par des particules
+…
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Jeu des « 7 familles » (1)
+ on enlève 1 couleur de quarks et on garde un boson de chaque type
+ crochet/filet = père/mère, fils/fille, …
Nom de la famille
+ couleur (vert, bleu, gris) = génération
Symbole ( sexe)
(enfants, parents, grand-parents)
Couleur
( génération)
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Jeu des « 7 familles » (2)
+ permet de se familiariser avec les noms et l’organisation en “familles”
+ indique des régularités: mêmes couleurs, mêmes symboles
+ un “Quiz” est proposé auquel il faut répondre pour recevoir la carte demandée.
Ce “Quiz” porte sur des notions de physique et de maths adaptées aux
connaissances des joueurs.
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Jeu « Quark Poker » avec 32 cartes (1)
+ on remplace les combinaisons de 2,3, 4 et 5 cartes du Poker par de nouvelles
+ les règles du Poker peuvent etre appliquées pour faire une partie
+ les combinaisons de cartes correspondent à des associations existant dans la
Nature
+ permet de comprendre comment les particules interagissent
Les paires
Méson = particule formée d’un quark et d’un antiquark,
liés par l’interaction forte.
Stable pour l’interaction forte, instable pour
les interactions faible ou électromagnétique
up-antidown
pion (1947),
2,6 10-8 s
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Jeu « Quark Poker » (2)
Les brelans
+ correspondent à des désintégrations
+ une carte correspond à la particule de départ et les 2 autres sont les particules
en lesquelles elle s’est transformée.
+ on conserve la couleur lors de la transformation et les symboles obéissent à une
règle (équivalente à la conservation de la charge électrique)
+ la masse de la particule de départ doit etre supérieure à celle des produits
blanc = rouge + antirouge
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Jeu « Quark Poker » (3)
Les carrés
+ exemples
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Jeu « Quark Poker » (4)
Les quintes
+ appliquer 2 fois les règles pour les combinaisons de 3 cartes
+ exemple
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Jeu « Collisions » avec 32 cartes (1)
+ ressemble aux dominos
+ illustre la production des particules lors des collisions au LHC (ou ailleurs)
+ mêmes règles que pour former les “brelans”
+ on démarre en tirant au hasard les deux constituants du proton qui entrent
en collision
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Jeu « Collisions » (2)
+ ressemble aux dominos
+ exemple de collision entre un quark “up” et un “antiup”
+ 3 cartes sont distribuées à chaque joueur
+ celui qui a pu les poser le premier a gagné
+ jeu de rapidité
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En résumé
+ cette approche apprend non seulement quelles sont les particules élémentaires,
mais aussi comment elle interagissent pour se transformer et/ou former de
nouveaux objets existant dans la Nature
+ plusieurs jeux sont possibles et il n’y a pas de limite d’âge sur les jeux
eux-mêmes.
+ nous étudions comment diffuser au mieux cet ensemble de jeux.
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