Comme des chercheurs Inspire article

Traduit par Camille Ducoin. Sarah Stanley raconte comment Becky Parker a impliqué ses élèves dans la recherche en physique des particules qui se fait au CERN. Pourquoi ne feriez-vous pas également participer votre classe ?

Les élèves de CERN@school
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Langton Star Centre

Bien que nous soyons tous curieux de connaître le monde dans lequel nous vivons, la recherche est une quête habituellement réservée aux scientifiques de métier et aux étudiants de l’université. Les instruments de laboratoire sont chers et encombrants ; les expériences demandent beaucoup de temps et de patience. Mais de temps en temps, un élève chanceux a la possibilité de se glisser dans la peau – ou la blouse – d’un chercheur. De telles opportunités se font maintenant plus accessibles, grâce à des enseignants comme Becky Parker.

Becky est enseignante de physique au Royaume-Uni. En 2007, accompanée de 50 élèves, elle a fait un voyage en car de 10 heures pour une visite annuelle de l’école au CERNw1. Il s’agit du plus grand laboratoire de physique des particules du monde, situé à Genève, en Suisse. Ce voyage allait se révéler un point crucial dans sa carrière.

“Quand nous sommes revenus de notre visite au CERN, nous avons entendu parler du concours Space Experiment”, organisé par le British National Space Center (actuelle UK Space Agencyw2) et la compagnie Surrey Satellite Technology Limited”, explique Becky. “Mes élèves ont pensé que ce serait une bonne idée d’utiliser les détecteurs de particules que nous avons vus au CERN pour mesurer les rayons cosmiques.”

La carte MediPix
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Maximilien Brice, CERN

Les détecteurs, connus sous le nom de puces TimePix, ont été développés par la collaboration internationale et multi-institutionelle MediPixw3. Chaque puce MediPix ou TimePix consiste en une grille de pixels. Une puce MediPix compte chaque particule de lumière (photon) ; son avantage notable par rapport aux techniques conventionelles est qu’aucun signal n’est mesuré si aucun photon n’est entré. Cela signifie qu’il n’y a pas de bruit, quel que soit le temps d’exposition. À la différence d’une puce MediPix, qui ne fait que détecter les particules entrantes, une puce TimePix utilise une référence en temps données par une horloge externe, dont la fréquence peut atteindre 100 MHz.

Comment fonctionne MediPix.
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Medipix collaboration

“Michael Campbell, le porte-parole de la collaboration MediPix, avait déjà pensé que les puces TimePix pourraient être utilisées dant les écoles”, raconte Becky. “Pour le concours, mes élèves ont conçu le Langton Ultimate Cormic ray Intensity Detector (LUCID), qui utilise quatre puces TimePix autour des faces d’un cube, et une au fond, pour recueillir des données sur les rayons cormiques.”

Les rayons cosmiques sont des particules subatomiques produites par différentes sortes d’événements dans l’univers. Ils proviennent du Soleil, d’autres étoiles, et de sources non identifiées à la frontière de l’univers visible. Les rayons cosmiques voyagent sans obstacle à travers de vastes étendues d’espace ; les chercheurs peuvent détecter ceux qui croisent le chemin de la Terre, révélant des trésors d’informations sur l’Univers. Les élèves de Becky espèrent apporter leur propre contribution à l’étude des rayons cosmiques.

“Nous avons présenté LUCID au concours, et nous avons obtenu le deuxième prix ! Nous pourrons ainsi envoyer LUCID à bord du satellite TechDemoSat, dont le lancement est prévu en 2012”, annonce Becky. “Au début, l’équipe LUCID était composée de trois garçons et trois filles ; maintenant, nous avons en permanence 30 à 40 élèves impliqués. Les élèves travaillent sur les protocoles d’envoi des commandes quand l’expérience se déroulera dans l’espace ; autrement dit, ils mettent en place un contrôle de mission. Les résultats de LUCID apporteront des éléments précieux pour la connaissance des rayons cosmiques environnants.”

Le détecteur LUCID conçu par
le lycée Langton

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Satellite Technology Limited

Souhaitant faire partager l’enthousiasme de LUCID, Becky a fondé le programme CERN@school, dans lequel de plus petites versions de LUCID sont distribuées dans d’autres écoles. Les élèves recueillent des données sur les rayons cosmiques ; ces données sont rassemblées et mises à disposition des différentes écoles via le site CERN@schoolw4. Dix écoles du Royaume-Uni sont actuellement impliquées dans ce programme, qui devrait bientôt s’étendre à d’autres écoles en Europe et aux États-Unis.

“Les élèves participants connaissent l’excitation d’être impliqués dans une véritable recherche scientifique”, dit Becky. “Ils collaborent avec des élèves de différents pays, et sont encouragés à envisager des carrières dans la recherche et l’ingénierie. Le projet permet aussi aux enseignants d’agir comme des scientifiques, et donne aux chercheurs l’occasion de travailler en milieu scolaire.”

L’enthousiasme pour la recherche scientifique n’a rien de nouveau pour Becky. À l’école, elle aimait les maths et les sciences ; elle a obtenu un diplôme de physique à l’Université de Sussex, au Royaume-Uni, et un master de fondation conceptuelle de la science à l’Université de Chicago, aux États-Unis. Elle est retournée à l’Université de Sussex pour y passer un diplôme d’enseignante, en choisissant la physique : selon ses propres mots, elle aimait le sujet et voulait que les gens soient enthousiasmés et inspirés par la physique.

Le kit CERN@school
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Langton Star Centre

Becky Parker enseigne depuis maintenant 18 ans ; elle a longtemps exercé au lycée pour garçons Simon Langton, qui reçoit aussi des filles durant les deux années prédédant l’université. Elle a fait sa première visite au CERN en 1993, et depuis 1995 elle organise chaque année un voyage scolaire pour visiter cette institution. Ceci a conduit au voyage fatidique de 2007, qui a inspiré LUCID.

Encouragée par le succès de LUCID et de CERN@school, Becky a récemment fondé le Langton Star Centrew5, qui incite les élèves à pratiquer la recherche au delà du royaume de la physique des particules. Le centre offre aux élèves de différentes écoles la chance de travailler avec des spécialistes de physique des plasmas, astronomie et biologie moléculaire. L’un des élèves du centre travaillant sur la physique des plasmas a même publié ses résultats dans une revue scientifique avec comité de lecture (Hatfield, 2010).

“Les élèves adorent être impliqués dans des travaux expérimentaux quand les réponses ne sont pas écrites dans les manuels”, dit Becky. “Ils travaillent avec les meilleurs chercheurs et ingénieurs, et sont eux-mêmes traités comme des scientifiques responsables. Ils travaillent dur, vivent des expériences formidables, et sont beaucoup plus susceptibles de poursuivre des études en science et ingénierie.”

Les élèves de Becky en visite
au CERN

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Langton Star Centre

En effet, depuis le démarrage du projet LUCID, le lycée Simon Langton fournit 0.05% à 1% des étudiants en physique des universités du Royaume-Uni, soit plus du double des taux antérieurs. Le lycée produit aussi maintenant davantage d’ingénieurs, et une grande proportion des ses élèves filles poursuivent des études en physique et ingénierie.

Et maintenant, que va faire Becky Parker ?

“Nous espérons étendre le projet CERN@school”, dit-elle. “Avec des détecteurs répartis dans des écoles à travers l’Europe, nous avons la possibilité de faire vraiment de la nouvelle physique. Nous travaillons à stocker plus de données issues de LUCID et de CERN@school en reliant les écoles entre elles avec l’aide de GridPP, une collaboration de physiciens des particules et d’informaticiens du Royaume Uni et du CERN ; ils forment un réseau de calcul distribué au Royaume-Uni, qui fait partie du réseau plus vaste qu’est la Grille du CERN. Cette grille fournira des capacités accrues pour l’analyse de données, et donnera au projet un niveau de sophistication et un potentiel plus élevés.”

Les enseignants qui voudraient faire participer leur élèves au programme CERN@school ou au Langton Star Centre sont encouragés à écrire à Becky Parker à l’adresse email suivante : bparker@thelangton.kent.sch.uk

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References

Web References

  • w1 – Le CERN est le plus grand laboratoire du monde de physique des particules ; il est situé à Genève, en Suisse. C’est un des membres d’EIROforum, la collaboration d’instituts de recherches inter-gouvernementaux qui publie Science in School. Pour en savoir plus sur le CERN, voir : www.cern.ch
  • w2 – Pour en savoir plus sur les supports éducatifs fournis par l’Agence Spatiale du Royaume-Uni, visitez le site : www.bis.gov.uk/ukspaceagency et cliquez sur l’onglet ‘Discover and learn’.
  • w3 – Pour plus de détails sur la collaboration MediPix, voir : http://medipix.web.cern.ch/medipix
  • w4 – Pour en savoir plus sur le projet CERN@school, ou même y participer, voir : http://194.81.239.119
  • w5 – Pour plus d’informations sur le Langton Star Centre, voir : www.thelangtonstarcentre.org

Resources

Institution

CERN

Author(s)

Sarah Stanley a obtenu une licence de biologie à l’Université de Californie, située à Santa Barbara, aux États-Unis. Lors de l’écriture de cet article, elle était stagiaire en journalisme scientifique au Laboratoire Européen de Biologie Moléculaire. Elle est actuellement stagiaire au Discover Magazine.




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