« 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.
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 du milieu sont excités. Ceux-ci se désexcitent 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 photomultiplicateur (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.
