« Sciences à l’École » prête aux établissements sélectionnés, à la suite d’un appel à candidatures, un équipement de détection de muons.
Après signature d’une convention entre l’établissement scolaire et « Sciences à l’École », le matériel est prêté pour une durée de trois ans renouvelable. Ce matériel reste propriété de l’Observatoire de Paris, qui héberge le dispositif « Sciences à l’École ».
Liste du matériel
Le cosmodétecteur est un détecteur de muons cosmiques.

comosdetecteur
Le cosmodétecteur est un détecteur de muons cosmiques. Il est composé de 4 parties :

  • les raquettes de scintillateur : détecte le passage éventuel des muons
  • le photomultiplicateur (PM) : amplifie le signal détecté par le scintillateur
  • la partie électronique : transforme le signal analogique reçu à la sortie du PM en signal numérique et discrimine les signaux trop faibles (fixé par l’expérimentateur
  • le logiciel

A ce matériel s’ajoute le prêt de deux scintillateurs :

  • l’un pour mesurer la durée de vie du muon
  • le deuxième pour mesure la provenance des muons.

Le principe de détection est basé sur le principe de scintillation : au passage d’un muon, les atomes de milieu sont excités. Ceux-ci se désexcite en émettant un photon qui est détecté au niveau du photomultiplicateur.

Le scintillateur est plastique (fait de matières organiques).

Le choix du scintillateur est basé sur :

  • la quantité d’énergie nécessaire pour créer un photon : elle ne doit pas être trop élevée pour pouvoir détecter les muons
  • le spectre d’émission des photons : celui-ci doit être compatible avec le photmultiplicateur (dopage nécessaire parfois)
  • le temps de décroissance de la scintillation : il doit être le plus court possible pour éviter un temps mort trop long
  • le pouvoir d’absorption des rayonnements : celui-ci dépend de si l’on souhaite arrêter le muon (pour la mesure du temps de vie) ou bien si l’on veut juste le détecter (roue cosmique).
  • Les muons sont détectés par la lumière qu’ils induisent dans les lattes de scintillateur plastique.
  • Le photomultiplicateur permet de transformer la lumière en signal électrique et de l’amplifier.
  • La photocatode réagit par effet photo-électrique à l’arrivée d’un photon et émet des électrons.
  • Ces électrons sont accélérés et collectés grâce à une haute tension électrique (env. 2kV) appliquée à la cathode, aux dynodes et à l’anode.
  • Les électrons se multiplient à chaque dynode.
  • Les électrons sont ensuite collectés sur l’anode et créent un signal électrique.