{"id":2549,"date":"2020-07-10T12:05:05","date_gmt":"2020-07-10T10:05:05","guid":{"rendered":"https:\/\/lyceerudloff.com\/?p=2549"},"modified":"2020-07-10T12:34:46","modified_gmt":"2020-07-10T10:34:46","slug":"cosmax-cosmix","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/2020\/07\/10\/cosmax-cosmix\/","title":{"rendered":"Cosmax et Cosmix"},"content":{"rendered":"\n

Astronomie gamma avec le  satellite Fermi-LAT (Large Area Telescope)<\/strong><\/h1>\n\n\n\n

Document 1<\/strong><\/p>\n\n\n\n

   Le projet COSMAX est bas\u00e9 sur l\u2019utilisation des donn\u00e9es du satellite spatial Fermi d\u00e9tectant des rayons gamma pour r\u00e9aliser des cartes du ciel et mettre en \u00e9vidence des \u00e9v\u00e9nements cosmiques int\u00e9ressants (sursauts solaires, sursauts gamma, \u00e9ruptions de noyaux actifs de galaxie, novas….).<\/p>\n\n\n\n

Les rayons cosmiques d\u00e9tect\u00e9s sur Terre constituent la preuve la plus directe de l\u2019existence d\u2019\u00ab acc\u00e9l\u00e9rateurs cosmiques \u00bb dans l\u2019Univers. La nature de ces acc\u00e9l\u00e9rateurs est rest\u00e9e longtemps un myst\u00e8re, principalement parce que les rayons cosmiques sont d\u00e9fl\u00e9chis de mani\u00e8re al\u00e9atoire dans les champs magn\u00e9tiques omnipr\u00e9sents dans l\u2019Univers. L\u2019information associ\u00e9e \u00e0 leur direction d\u2019\u00e9mission par rapport \u00e0 la Terre est alors perdue.<\/p>\n\n\n\n

  Les rayons gamma constituent un moyen privil\u00e9gi\u00e9\u0301 d\u2019\u00e9tudier les acc\u00e9l\u00e9rateurs cosmiques, qu\u2019ils soient \u00e0 l\u2019origine des rayons cosmiques observ\u00e9s sur Terre ou non : ces rayons sont produits uniquement par des particules de tr\u00e8s grande \u00e9nergie interagissant avec la mati\u00e8re, des champs magn\u00e9tiques ou des radiations de basse \u00e9nergie (comme la lumi\u00e8re) et ne subissent pas de d\u00e9flexion en traversant les champs magn\u00e9tiques.<\/p>\n\n\n\n

  Benoit LOTT – CENBG<\/p>\n\n\n\n

Document 2<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Les rayonnements gamma sont les photons les plus \u00e9nerg\u00e9tiques du spectre des radiations \u00e9lectromagn\u00e9tiques. Leur fr\u00e9quence est sup\u00e9rieure \u00e0 3.0 1019<\/sup> Hz et peuvent atteindre des \u00e9nergies pouvant aller jusqu’au TeV.  L’atmosph\u00e8re terrestre est pratiquement opaque \u00e0 ces rayons. On en d\u00e9nombre environ un rayon gamma ultra \u00e9nerg\u00e9tique par mois par m\u00b2 au sol ! <\/p>\n\n\n\n

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TESTEZ VOS CONNAISSANCES<\/h4>\n\n\n\n

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1 Citer une origine des rayons gamma ?<\/p>\n\n\n\n

2. Quel avantage poss\u00e8de les rayons gamma par rapport aux autres  particules des rayons cosmiques, avantage qui a permis d’obtenir une image gamma du ciel repr\u00e9sent\u00e9e ci-dessus ?<\/p>\n\n\n\n

3. Que nous apprend une telle carte ?<\/p>\n\n\n\n

4. Quelle est l’\u00e9nergie minimale en MeV  d’un photon  gamma ?<\/p>\n\n\n\n

 Document 3<\/strong><\/p>\n\n\n\n

 Le satellite Fermi orbite la Terre \u00e0 une latitude 565 km, ce qui correspond \u00e0 une p\u00e9riode de 96,5 min. Son instrument principal, le LAT (Large Area Telescope) d\u00e9tecte les rayons gamma dont l\u2019\u00e9nergie est sup\u00e9rieure \u00e0 30 MeV.<\/p>\n\n\n\n

 Les photons gamma sont rares : avec une surface d\u2019environ 1 m\u00b2 le LAT ne d\u00e9tecte en moyenne que 3 photons par seconde, alors que les rayons cosmiques d\u00e9tect\u00e9s dans le m\u00eame temps sont approximativement 1000 fois plus nombreux.  Quand ils p\u00e9n\u00e8trent dans le d\u00e9tecteur, la majorit\u00e9 des photons se convertissent en paires \u00e9lectrons-positons (une application de la fameuse formule d\u2019Einstein E = m.c\u00b2). La direction initiale et l\u2019\u00e9nergie du photon va \u00eatre \u00ab reconstruite \u00bb gr\u00e2ce \u00e0 des algorithmes sophistiqu\u00e9s \u00e0 partir des signaux laiss\u00e9s par les \u00e9lectrons et positons dans les deux principaux \u00e9l\u00e9ments du LAT, appel\u00e9s trajectographe et calorim\u00e8tre. Un troisi\u00e8me \u00e9l\u00e9ment, le bouclier d\u2019antico\u00efncidence permet de savoir si la particule ayant p\u00e9n\u00e9tr\u00e9 dans le LAT est charg\u00e9e ou non, et ainsi de faire une discrimination entre rayons cosmiques (charg\u00e9s) et rayons gamma (\u00e9lectriquement neutres).<\/p>\n\n\n\n

\"http:\/\/www.cenbg.in2p3.fr\/IMG\/png\/Glast.png\"<\/figure>\n\n\n\n

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TESTEZ VOS CONNAISSANCES<\/h4>\n\n\n\n

5. Le satellite Fermi-LAT (Large Area Telescope) d\u00e9tecte des rayons gamma d’\u00e9nergie sup\u00e9rieure \u00e0 30 MeV.  Quelle est  longueur d’onde minimale associ\u00e9e dans le vide ? Quel aspect doit-on alors consid\u00e9rer pour d\u00e9tecter ses rayons, ondulatoire ou particulaire ?  Calculer  la quantit\u00e9 de mouvement en MeV\/c  correspondante.<\/p>\n\n\n\n

6. Pour quelle raison principale utilise-t-on un satellite pour faire de l’Astronomie gamma ?<\/p>\n\n\n\n

7.Quel est le processus \u00e0 l’origine de la d\u00e9tection des rayons gamma ?<\/p>\n\n\n\n

8. Pour quelle raison le t\u00e9lescope ne d\u00e9tecte pas les particules charg\u00e9es constituants les rayons cosmiques ?<\/p>\n\n\n\n

9. Retrouver par le calcul la  p\u00e9riode de r\u00e9volution circulaire uniforme du satellite Fermi-LAT.<\/p>\n\n\n\n

10. Comparer les rayons gamma au rayonnement radio. Citer des sources c\u00e9lestes d’ondes radio. Peut-on acc\u00e9der de la Terre \u00e0 des cartes radio du ciel ? Justifier.<\/p>\n\n\n\n

Donn\u00e9es :<\/p>\n\n\n\n

 MT<\/sub><\/em>=5.97 x 1024<\/sup> kg ; RT<\/sub> <\/em>= 6380 km ; G<\/em> = 6.67 x 10-11<\/sup> unit\u00e9s S.I.       1eV =1.602 x 10-19<\/sup> J ;  h<\/em>=6.64×10-34 <\/sup>J.s<\/p>\n\n\n\n

La vitesse du centre d’inertie d’un satellite d’orbite de rayon r<\/em> est :  <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

MALLETTE COSMIX<\/h2>\n\n\n\n

Le dispositif Cosmix utilise  des barreaux de scintillateur qui ont servi  aux tests au sol du calorim\u00e8tre du LAT <\/em>(Document 3).<\/p>\n\n\n\n

 Quand un muon atmosph\u00e9rique traverse le milieu scintillant, il produit dans ce milieu des photons. Arriv\u00e9s sur une photodiode, ses photons produisent  \u00e0  leur tour  des charges \u00e9lectriques \u00e0 l’origine d’une impulsion \u00e9lectrique mise en forme dans un pr\u00e9amplificateur et un amplificateur. Une carte (Arduino) permet apr\u00e8s num\u00e9risation des signaux, le comptage des muons. La mallette comprend deux compteurs C1 et C2 ind\u00e9pendants. Le compteur C2 \u00e9tant amovible.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n
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Signal correspondant \u00e0 l’arriv\u00e9e d’une particule visualis\u00e9 \u00e0 l’oscilloscope \u00e0 m\u00e9moire.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

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Signal acquis \u00e0 l’aide de l’interface Eurosmart<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"\"
Particule d\u00e9tect\u00e9e en co\u00efncidence avec les deux barreaux.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

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Djafer ADENY<\/p>\n\n\n\n

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Astronomie gamma avec le  satellite Fermi-LAT (Large Area Telescope) Document 1    Le projet COSMAX est bas\u00e9 sur l\u2019utilisation des donn\u00e9es du satellite spatial Fermi d\u00e9tectant des rayons gamma pour r\u00e9aliser des cartes du ciel et mettre en \u00e9vidence des \u00e9v\u00e9nements cosmiques int\u00e9ressants (sursauts solaires, sursauts gamma, \u00e9ruptions de noyaux actifs de galaxie, novas….). Les […]<\/p>\n","protected":false},"author":17,"featured_media":2672,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[26],"tags":[42],"class_list":["post-2549","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-pole-scientifique","tag-physique-chimie"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2549","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/17"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2549"}],"version-history":[{"count":11,"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2549\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2679,"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2549\/revisions\/2679"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/2672"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2549"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2549"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/lyceerudloff.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2549"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}