Sujet Physique-Chimie — Terminale — Polynésie — Bac 2015

15PYSCOPO3 EXERCICE I : LE MUON, EXPLORATEUR DE VOLCAN (6 points) L es muons, produits à haute altitude lors d ’interactions entre les rayons cosmiques et les n oyaux atomiques présents dans l’atmosphère t errestre, traversent cette dernière à une vitesse a pprochant la célérité de la lumière. C ertains des muons arrivant au sol possèdent u ne énergie suffisante leur permettant de Télescope permettant la t raverser plusieurs centaines de mètres de roche détection des muons, placé a vant de se désintégrer. Ils sont utilisés pour au bas de la Soufrière, r adiographier les volcans. volcan actif de Guadeloupe. D’après Reflets de la physique, Janvier 2013 Données : - célérité de la lumière dans le vide c = 299 792 458 m.s - 1 ; - 1 eV = 1,60 · 10 - 19 J ; 1 - facteur de Lorentz : g = où v est la vitesse de la particule dans le v2 1- c2 référentiel du laboratoire ; - la durée de vie D T d'une particule animée d'une vitesse v, mesurée dans le référentiel du laboratoire, est liée à sa durée de vie propre D T0 par l’égalité : D T = g D T0 ; - énergie d'une particule de masse m en mouvement : E = g mc2 ; - on supposera que dans les conditions de l’expérience une particule chargée en mouvement dans un champ magnétique est soumise à une force magnétique d’intensité proportionnelle à la vitesse de la particule, à la valeur absolue de sa charge et au champ magnétique ; cette force est indépendante de la masse de la particule ; - masse du muon : m = 105,66 MeV.c - 2 ; µ - intensité du champ de pesanteur : g = 10 N.kg - 1. Page 2 sur 14 15PYSCOPO3 DOCUMENTS UTILES À LA RÉSOLUTION Les muons Méson Noyau Découverts en 1936, les muons sont produits à grande hauteur dans l’atmosphère (5 à 30 km) à partir du rayonnement cosmique primaire. Site laradioactivite.com Le muon porte une charge électrique négative. Dans le même champ magnétique et à vitesse égale, sa trajectoire est moins incurvée que celle d’un électron mais plus incurvée que celle d’un proton. En admettant que sa charge électrique négative est égale à celle de l'électron, on déduit que le muon a une masse de valeur comprise entre celle de l'électron et celle du proton. Un