Semaine d`étude Physique et Mathématiques

S
L’Institut Fédéral de la Propriété Intellectuelle
et la Fondation La science appelle les jeunes
lancent une invitation à
l’occasion de 2005 – année Einstein
Semaine d’étude Physique et Mathématiques
«Mission vers Europe, une des lunes de Jupiter»
du 2 au 8 octobre 2005

L’Année Einstein est l’occasion pour l’Institut Fédéral de la
Propriété Intellectuelle de rendre hommage à son ancien
collaborateur le plus célèbre en encourageant les jeunes à
découvrir leur âme d’inventeur et leurs talents d’innovateur. Nous
souhaitons à tous les participants et à toutes les participantes à
cette semaine d’études de vivre des heures passionnantes à la
découverte de l’héritage scientifique d’Einstein et à la recherche
de nouvelles connaissances qui pourraient servir à la mise sur
pied de la mission vers Europe, une des lunes de Jupiter.
Institut Fédéral de la Propriété Intellectuelle
Etablissement de droit public de la Confédération, l’Institut
conseille les autorités pour tout ce qui touche à la propriété
intellectuelle et représente la Suisse à l’étranger dans ce
domaine. Autorité officielle d’enregistrement des brevets
d’invention, des marques et des designs, il administre les titres
de propriété industrielle et le droit d’auteur. Son offre de
prestations comporte également des services d’information en
matière de technologie et de brevets, des recherches de
marques et des séminaires de formation consacrés à la propriété
intellectuelle.
Vous trouverez de plus amples informations sur l’Institut et ses
prestations de services sur son site Internet sous www.ipi.ch
Institut Fédéral de la Propriété Intellectuelle
Einsteinstrasse 2
CH – 3003 Berne
www.ipi.ch
www.ip-search.ch

Introduction
Europe, une des lunes de Jupiter, est considérée comme l’un
des plus fascinants corps célestes de notre système solaire.
Europe est le quatrième satellite de Jupiter par ordre de
grandeur. Son orbite étant proche de la planète géante, elle en
subit les forces de gravitation. La surface d’Europe est
constituée de glace. On suppose que cette glace recouvre un
immense océan.
Comment rejoindre Jupiter et, en particulier, Europe?
Actuellement, une mission de recherche avec un équipage
humain est techniquement impossible. Les esprits sceptiques
mettent en avant les problèmes quasi insolubles posés par la
trajectoire du vol, les contrôles à distance si éloignée, les
rigueurs climatiques, l’impact de la ceinture de radiations de
Jupiter et beaucoup d’autres difficultés encore.
2005 – Année dédiée à Einstein. Nous tenons à le citer: «Si une
idée ne te paraît pas d’abord absurde, elle ne vaut rien…»
Nous voulons penser absurde avec la jeunesse suisse.
La semaine d’étude doit innover dans la façon de formuler les
questions et permettre le transfert des connaissances et leur
application. Dans les divers groupes de travail, les participants
s’occuperont de calculer la trajectoire, de l’équipement
technologique et du financement de la mission. L’ESA (European
Space Agency) à Darmstadt suit ce projet avec grande attention.
Le jour viendra où la mission vers Europe deviendra réalité.
Les amorces de solutions développées dans le cadre de la
semaine d’étude pourraient constituer les profils requis pour une
telle mission.
Les formulaires d’inscription peuvent être téléchargés sur le site
www.sjf.ch/francais/programme.htm
La science appelle les jeunes
St. Alban-Vorstadt 80
CH-4052 Bâle
www.sjf.ch
Semaine d’étude Physique et Mathématiques
à l’occasion de 2005 – année Einstein
«Mission vers Europe, une des lunes de Jupiter»
du 2 au 8 octobre 2005
au CERN, à Genève
au département de physique de l’Ecole Polytechnique Fédérale
de Zurich
à l’Institut Paul Scherrer, PSI, Villigen
au département de Physique et d’Astronomie, Center of
Competence in Research de l’Université de Bâle
au département de la recherche spatiale et de planétologie de
l’Université de Berne
au département de Mathématiques de l’Université de Fribourg
à l’Institut de Physique de l’Université de Zurich
La présentation finale aura lieu le 8 octobre 2005 à Berne

Projet 3:
La détection de muons venant des rayons cosmiques
Les muons représentent une des plus importantes composantes
des rayons cosmiques. A l’aide de chambres à étincelles mises
exprès à leur disposition, les écoliers pourront observer l’arrivée
de ces particules à la surface de la terre et essayer de mesurer
leur temps de demi-vie. Ceci leur permettra de remarquer que
pour ces muons très énergétiques, «le temps s’écoule plus
lentement».
Indications:
Nombre de participants: il serait bien de former trois groupes de
trois personnes.
Langues: allemand, français, anglais. On aidera les élèves de
langue italienne en cas de difficulté de compréhension due à la
langue.
Formulaires d’inscription: www.sjf.ch/francais/programme.htm
CERN, Genève
Détecteurs de particules et rayons cosmiques au CERN
Semaine d’étude de saj du 2 au 8 octobre 2005
Il est souvent fait mention des rayons cosmiques comme étant un
facteur à prendre en compte lors de missions spatiales. Il est
aussi intéressant à constater que, au siècle dernier, les premières
découvertes fondamentales de physique des particules ont été
faites en étudiant ces rayons cosmiques. Par la suite, notre
connaissance des composants élémentaires de la matière n’a
cessé de s’améliorer grâce à la construction d’accélérateurs et
des détecteurs de particules de plus en plus performants.
Les projets présentés ici permettront aux élèves de découvrir
comment fonctionnent les détecteurs de particules modernes
tout en mesurant et simulant certaines propriétés des particules
élémentaires. Les projets se dérouleront au CERN et les élèves
seront supervisés par des chercheurs de l’Institut de Physique
des Particules de l’ETH Zurich et du CERN.
Projet 1:
Etude des propriétés des cristaux utilisés dans certains
détecteurs modernes
Certains types de détecteurs modernes utilisent des cristaux de
tungstate de plomb pour mesurer l’énergie des particules. Avec
ce projet, les étudiants pourront étudier les propriétés de ces
cristaux (par exemple la réfraction de la lumière de scintillation ou
la transparence des cristaux à la lumière) à l’aide d’appareils de
mesure construits spécialement à cet effet, comme le font
régulièrement les chercheurs du CERN.
Projet 2:
Simulation de l’interaction des particules dans les cristaux
Pour mieux comprendre ce qui se passe à l’intérieur d’un
détecteur, les physiciens ont très fréquemment recours à la
simulation des interactions des particules avec les éléments du
détecteur. Dans ce projet, les écoliers pourront étudier ces
interactions à l’aide de simulations déjà préparées. Ils pourront
ainsi également comprendre les principes de telles simulations.
CMS Collaboration, CERN
A. Holzner, ETHZ
CERN Photo

Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich; Université de Zurich;
Haute école spécialisée Argovie Suisse Nord-Ouest
Einstein – très actuel
Semaine d’étude de saj du 2 au 8 octobre 2005
Projet 1:
Le mouvement Brownien: l’agitation aléatoire du pollen et du
marché des changes
Le mouvement Brownien est une des premières preuves
pertinentes de l’existence des atomes (Einstein 1905). Il est
également l’exemple typique de la description statistique d’un
mouvement aléatoire (processus stochastique). En particulier,
l’étude quantitative du mouvement Brownien permet de
déterminer le nombre d’Avogadro. Dans cette démonstration,
nous allons simuler numériquement différents types de
mouvements aléatoires sur des réseaux et analyser leur
comportement statistique. Les résultats des simulations seront
comparés à différents exemples réalisés dans la nature. Nous
discuterons en particulier la relation avec les ensembles fractals
ainsi qu’avec le comportement apparement aléatoire des prix sur
le marché des changes et à la bourse.
Projet 2:
La photoémission éclaire la matière
L’interaction entre matière et rayonnement fait partie des
processus fondamentaux de la mécanique quantique. La lumière
incidente sur la surface d’un matériel quelconque peut, sous
certaines circonstances, en arracher des électrons. Cet effet,
photoélectrique (ou photoémission) a été expliqué par Einstein en
1905: le faisceau lumineux est composé de photons et chaque
photon cause l’émission d’un électron. Cette idée est à la base
de la compréhension de la mécanique quantique. Dans ce projet
nous allons démontrer le phénomène de photoémission à l’aide
de l’expérience de Hertz. Nous apprendrons également
comment cet effet est utilisé à la «Swiss Light Source» à Villigen
(AG) pour l’étude de la matière. En plus, nous nous en servirons
pour mesurer la qualité de l’air.
Projet 3:
La lentille gravitationelle: la focalisation de l’univers
La théorie de la pesanteur ou de la gravitation, connue sous le
nom de théorie de la relativité générale, est probablement le
coup de génie le plus remarquable d’Einstein. Dans cette
théorie, la gravitation est décrite par la courbure de l’espace et
du temps. Une conséquence étonnante est le fait que la
gravitation impose des trajectoires courbées à la lumière comme
c’est le cas quand elle traverse des matériaux réfractant la
lumière tel que le verre ou l’eau. L’effet se manifeste de manière
dramatique dans les lentilles gravitationelles: La lumière des
galaxies lointaines nous apparaît sur la terre comme si elle était
focalisée par une lentille optique. Dans ce projet nous voulons
faire connaissance avec l’effet de la lentille graviationelle par des
calculs simples. En plus, nous offrons un aperçu de l’astrophysique
moderne.
Indications:
Nombre de participants: il serait bien de former trois groupes de
quatre personnes.
Langues: allemand, anglais.
Formulaires d’inscription: www.sjf.ch/francais/programme.htm
ITP ETH Zürich NASA
ITP ETH Zürich