2ème participation à l’International Cosmic Day

Ce jeudi 29 novembre, alors que le lycée ré-ouvrait ses portes aux élèves qui pouvaient le rejoindre après 10 jours de fermeture, se déroulait le 7ème International Cosmic Day, organisé par le laboratoire DESY à Hambourg et ses partenaires.

L’atelier des deux infinis participait pour la deuxième année consécutive à cet évènement international, comme environ 60 autres lycées, universités et instituts d’une quinzaine de pays dans le monde, mais trois seulement dans l’hémisphère sud.

  

 

L’atelier a utilisé pour cela le cosmodétecteur prêté par Sciences à L’Ecole depuis juin 2017 dans le cadre du plan d’équipement « Cosmos à l’Ecole ».

  

Dans la journée, la mesure de la distribution angulaire a été effectuée grâce à deux scintillateurs disposés parallèllement espacés de 20 cm, orientés face au sud, et avec un pas de 5° depuis le zénith jusqu’à l’horizon, avec des mesures d’une durée déjà conséquente de 20 minutes pour chaque angle. Le flux de muons étant un phénomène aléatoire, une durée plus longue permet une collecte plus importante de données et donc d’établir une meilleure statistique (moyenne, écart-type, incertitude élargie) pour chaque mesure.

Les résultats des mesures sont ensuite rassemblés dans un tableau, et il est ensuite établi la courbe de distribution angulaire, chaque point de mesure étant complété par son incertitude, à la fois sur l’angle et sur le comptage, ce qui définit une ellipse d’incertitudes.

 

Il reste alors à modéliser les résultats par une fonction appropriée. Le logiciel Regressi est parfaitement adapté pour cela, et le modèle classiquement utilisé est : N = a*cos(teta)^b +c

La valeur de a ( a = 2130 +/- 70) permet de tester la qualité du réglage du cosmodétecteur par rapport à d’autres situations où il a déjà été utilisé pour la même mesure, ou par rapport à d’autres cosmodétecteurs identiques utilisés ailleurs. L’an dernier, toutes choses étant égales par ailleurs, la valeur trouvée était : a =  1700 +/- 70. Ce qui signifie que cette année, le matériel était un peu mieux réglé pour cette mesure, grâce aux étalonnages effectués entre le 1er et le 11 novembre.

La valeur de c mesure le bruit de fond résiduel, d’origine électronique,du détecteur : cette année, la valeur trouvée (c = 381 +/- 62) est élevée car les photomultiplicateurs des scintillateurs du cosmodétecteur connaissent des problèmes de fonctionnement qui ont fait l’objet d’une étude approfondie, dans le cadre de la préparation de cette mesure, après l’avoir constatée le 12 octobre lors de la mesure collaborative organisée au sein du réseau « Cosmos à ‘l’Ecole ». L’an dernier, la valeur était : c = 180 +/- 66.

Par contre, la valeur de b, est en principe indépendante du réglage et du bruit de fond et peut être comparée avec la mesure effectuée l’année dernière ou encore à d’autres mesures effectuées ailleurs dans le monde, notamment pour mettre en évidence un effet de latitude. Si on compare les résultats obtenus en 2017 et 2018, on voit bien leur cohérence d’une année à l’autre :

2017 :     b = 2,45 +/- 0,27               2018 :     b = 2,48 +/- 0,23

Enfin, pour valider le modèle mathématique utilisé, on dispose d’une estimation de l’écart entre les données et le modèle. On considère en général qu’un écart inférieur à 5% permet de valider le modèle. Pour les deux années, l’écart entre le modèle et les données a été sensiblement le même : 2,7 % en 2018 contre 2,8% en 2017. Le modèle choisi est donc validé de façon très satisfaisante.

La mesure était suivie d’une vidéoconférence en anglais, animée par Federica Bradascio du laboratoire DESY, avec quatre autres établissements ayant participé à la mesure, un en Chine (Pékin) et trois en Italie (Bari, Padoue et Varèse), qui s’est terminée par un exposé d’un membre de la collaboration ATLAS du CERN concernant l’utilisation des muons cosmiques pour le calibrage de cet immense détecteur en l’absence de faisceau.

Dans les conditions difficiles de reprise des cours en ce jeudi, une quinzaine d’élèves et les professeurs de l’atelier ont pu y assister, ainsi que celles et ceux qui avaient « prêté » leur salle pour l’occasion.

 

Mizaan et Pierre à la technique, bien aidés par les assistants de maintenance informatique du lycée, que l’atelier remercie pour leur disponibilité, Léa-Maria et Liz devant la caméra et au micro, jouant le rôle ingrat et difficile d' »ambassadrices » de l’atelier, tous et toutes ont parfaitement assuré, malgré le manque de préparation dû aux 10 jours d’interruption du fonctionnement du lycée.

 

Par le biais du réseau Cosmos à l’Ecole, des contacts vont donc être pris dans  les prochains jours avec les trois autres lycées français (Rennes, Cholet et Saint-Marcellin) qui ont également participé à cette mesure, pour voir s’il est possible de comparer les résultats obtenus.

Suite à la journée collaborative du 12 octobre, qui en donnait déjà une assez bonne indication, une autre mesure comparative est également envisagée avec le lycée d’Albi pour mettre en évidence l’effet de latitude du flux de rayonnement cosmique, en utilisant donc une instrumentation et une méthode différentes de celles utilisées dans le projet mené en partenariat avec les TAAF (voir : http://lycee-roland-garros.ac-reunion.fr/2018/11/26/cosmix-present-sur-la-prochaine-rotation-du-marion-dufresne/).