Traduit par Camille Ducoin.
Luis Peralta est professeur au département de physique de l’Université de Lisbonne; Carmen Oliveira, est enseignante de physique chimie au Lycée Casquilhos à Barreiro, près de Lisbonne. Ils décrivent ici le projet ‘Rayonnement Environnant’: dans ce cadre, des élèves s’impliquent avec enthousiasme dans des activités scientifiques, effectuant des expériences simples et peu coûteuses qui leur ouvrent le monde excitant des particules invisibles.
portugaises participant au
projet. Cliquez pour agrandir l’image
Adapté d’une image reproduite
avec l’aimable autorisation de
Rei-artur; Source: Wikimedia
Commons
Le projet ‘Rayonnement Environnant’ a démarré en 2007. Il met en relief l’importance des rayonnements ionisants (ayant une énergie suffisante pour arracher des électrons aux atomes et molécules) dans la vie quotidienne. Ce projet implique des élèves âgés de 12 à 18 ans, et des enseignants de 25 collèges et lycées à travers le Portugal et les Açores; ceux-ci reçoivent un support technique et logistique de la part des universités de Lisbonne et de la Beira Interior, ainsi que du Laboratoire d’Instrumentation et de Physique Expérimentale. L’idée est née lorsque des étudiants de différents lycées ont visité l’Université de Lisbonne durant l’été 2006; une première visite de mines d’uranium avait alors été organisée pour eux. Les enseignants et élèves participant au projet sont invités à réaliser des expériences ‘avec les mains’. Ils partagent leurs résultats sur le site Internetw1 du projet (voir les graphiques ci-dessous), et les exposent à l’occasion d’une journée d’atelier annuelle organisée dans l’une des écoles impliquées.
Ceci inclut une ‘foire scientifique’ où les élèves présentent leurs résultats et partagent de nouvelles idées; les meilleurs travaux sont récompensés par des prix symboliques. À la fin de cette journée a lieu un débat ‘pour ou contre’ sur les questions liées aux rayonnements, entre les élèves et un scientifique invité. Cet atelier est aussi une manifestation intéressante, qui attire l’attention des journaux et des radios locales.
Le projet ‘Rayonnement Environnant’ organise aussi des activités extrascolaires. En 2008, élèves et professeurs, accompagnés par deux géologues, ont visité des mines d’uranium près de Nisa, une petite ville située à environ 200 km au nord-est de Lisbonne. C’est l’un des sites du Portugal où l’on peut ramasser des roches présentant un certain degré de radioactivité. Les élèves ont ramassé sur ce site plus de 50 kg de roches qui ont ensuite servi à réaliser des expériences à l’école. Il existe plusieurs zones en Europe où de telles roches peuvent être ramassées, par exemple en République Tchèque.
Le thème choisi pour ce projet peut sembler sujet à controverse, car il conduit à exposer des jeunes à la radioactivité; mais les échantillons que nous utilisons ne sont que faiblement radioactifs. Cet aspect négatif peut en fait devenir positif, en incitant les élèves à développer une culture de la protection. Ils prennent ainsi de bonnes habitudes vis à vis de la radioactivité que l’on peut rencontrer dans la vie quotidienne; par exemple, dans le contexte de l’imagerie médicale. C’est pour cela que le site Internet du projet a instauré un forum sur lequel les élèves sont encouragés à débattre des questions liées aux rayonnements.
Portugal: l’un des travaux
présentés par des élèves en
2008
Reproduit avec l’aimable
autorisation du projet
‘Rayonnement Environnant’
Nous rencontrons la radioactivité naturelle dans différentes situations. Par exemple, les radiations émises par le radon et les éléments issus de sa désintégration représentent environ 50% de la totalité des rayonnements auxquels les gens sont normalement exposés. Le radon est lui-même produit lors de la désintégration de l’uranium présent dans les roches, le plus souvent du granite. Le radon est un gaz: il fuit depuis le sol et à travers les fissures des murs; il s’accumule dans les pièces fermées comme les greniers, ou près du rez-de-chaussée des bâtiments. Sa présence peut être détectée par des expériences simples que les élèves effectuent dans leurs propres écoles.
Les expériences développées pour ce projet peuvent être réalisées avec juste un peu de matériel peu coûteux. Chaque école participante a reçu un kit comprenant un compteur Geiger, des graines irradiées, des plaques pour radiographies dentaires aux rayons X, et une boîte en plastique contenant jusqu’à 2 kg de roches collectées dans des mines d’uranium. Les écoles ont fourni l’espace de travail, des ordinateurs, et l’enthousiasme des élèves et enseignants.
De multiples expériences peuvent être réalisées pour introduire et explorer la radioactivité, selon différents niveaux de complexité. Par exemple, les élèves peuvent utiliser les compteurs Geiger pour mesurer les taux de radiations aux environs de leurs écoles et, en utilisant les coordonnées GPS, créer une carte locale de la radioactivité qu’ils peuvent ensuite déposer sur Google Earthw2. Une autre expérience simple, utilisant seulement un compteur Geiger, consiste à détecter des radiations dans les sels utilisés pour les préparations alimentaires, comme le chlorure de potassium. Dans des expériences plus complexes, les élèves peuvent placer des plaques métalliques de différentes épaisseurs et compositions (plomb, aluminium) entre la matière radioactive et le compteur Geiger, et découvrir combien le rayonnement à diminué en passant à travers le métal.
Les expériences développées par le projet ‘Rayonnement Environnant’ utilisent aussi un ballon pour attraper de la poussière radioactive dans une pièce fermée: il faut frotter le ballon avec un vêtement en fourrure de façon à produire de l’électricité statique qui attire la poussière, le laisser suspendu une demi-heure dans une pièce habituellement fermée, le dégonfler et utiliser un compteur Geiger pour mesurer les radiations qu’il émet. Les élèves peuvent même reproduire l’expérience historique de Becquerel, qui a conduit à la découverte de la radioactivité: des pierres radioactives sont placés sur des plaques pour radiographie dentaire aux rayons X, qui sont ensuite développées pour révéler les “auto-radiographies” qu’elles ont créées.
Vous trouverez (en Portugais) une description détaillée de toutes les expériences ainsi qu’un forum de discussion en visitant le site Internet du projetw1.
En suivant le protocole ci-dessous, les élèves peuvent explorer une application commerciale de la radioactivité. L’expérience a été réalisée avec succès par des jeunes âgés de 13 à 20 ans, mais elle convient également pour des élèves plus jeunes en adaptant les procédures de mesures et de production des graphiques.
dans la roche
Image reproduite avec
l’aimable autorisation du projet
‘Rayonnement Environnant’
Par les dommages qu’ils causent sur l’ADN et autres structures cellulaires, les rayonnements ionisants constituent un risque pour les êtres humains; nous pouvons cependant les utiliser à notre avantage, et cela se fait couramment. Ces rayonnements sont utilisés pour stériliser les instruments chirurgicaux en tuant les microbes; ils peuvent être employés de façon semblable pour allonger la durée de conservation de certains aliments, et même en agriculture, pour éliminer les parasites présents dans les semis. Au Portugal, l’irradiation des semis ne se fait que dans le cadre de la recherche, tandis que c’est une pratique courante aux Etats-Unis. Bien sûr, cette méthode peut infliger des dommages aux graines elles-mêmes. Cependant, les graines de plantes sont généralement plus résistantes aux rayonnements que les micro-organismes qui les parasitent. Il s’agit donc de trouver la juste dose: suffisante pour tuer les parasites, mais pas trop forte pour éviter d’endommager les semis.
En suivant le développement de graines soumises à différentes doses de radiations, les élèves peuvent observer les effets de ce traitement sur la germination et la croissance des plantes.
Pour cette expérience, le projet ‘Rayonnement Environnant’ a fait irradier les graines au département de physique de l’Université de Lisbonne, et dans un établissement pratiquant la stérilisation d’instruments chirurgicaux. Vous pouvez contacter des institutions similaires pour irradier les graines dont vous avez besoin.
Matériel pour chaque groupe de 2 à 4 élèves
Procédure
Le temps de croissance est très dépendant des conditions locales. Nous avons observé des différences de plus d’une semaine, d’une écoles à l’autre. La lumière et la température sont des facteurs importants, tout comme la profondeur à laquelle les graines ont été semées. Dans l’une des écoles, les plantes ont pu être mesurées après seulement 4 jours, alors que pour d’autres il a fallu en attendre 12. Les premières mesures peuvent être faites quand les plantes les plus grandes mesurent environ 4 à 5 cm.
images
Images reproduites avec
l’aimable autorisation du projet
‘Rayonnement Environnant’
Les organisateurs du projet “radiations dans l’environnement” sont actuellement en contact avec des biologistes et enseignants de biologie afin d’étendre cette expérience dans un contexte interdisciplinaire; dans ce cadre, les élèves pourraient observer les effets des radiations sur les cellules et le patrimoine génétique des plantes. Les enseignants intéressés peuvent contacter les organisateurs par l’intermédiaire du forum sur le site Internet du projet.
Le projet a été financé par Ciência Viva, l’Agence Nationale Portugaise pour la Culture Scientifique et Technique, le Programme Science et Innovation 2010, et ERDF (le Fond Européen pour le Développement Régional).