Des élèves du secondaire peuvent-ils mener des expériences comme de vrais scientifiques ? Deux équipes venues d'Italie et du Canada ont prouvé que c'était possible.
Après avoir remporté le concours Ligne de faisceau pour les écoles (BL4S), les équipes TCO-ASA de Fermo (Italie) et Charging Cavaliers de Cambridge (Canada), sont venues au CERN pour mener, pendant deux semaines, leurs propres expériences sur une ligne de faisceau du CERN entièrement équipée. Les équipes retenues ont été sélectionnées parmi 180 candidatures.
« Trouver une idée et rédiger un proposition scientifique représente beaucoup de travail, mais offre une expérience qui nous sera bénéfique quand nous aurons terminé nos études et chercherons du travail », explique Davide Cartuccia de l'équipe italienne.
Composée de huit élèves, l'équipe italienne a conçu et construit un détecteur de rayonnement Tchérenkov simple et économique. Le rayonnement Tchérenkov se produit lorsqu’une particule chargée traverse un milieu à une vitesse supérieure à celle de la lumière dans ce milieu. Les étudiants ont construit une boîte en plastique opaque remplie d'eau. Une caméra sensible et un photomultiplicateur au silicium, placés à l'extérieur de la boîte, ont été utilisés pour détecter les rayonnements Tchérenkov dans la boîte.
Les treize élèves canadiens ont courageusement plongé dans les eaux inexplorées de la physique des particules, à la recherche d'hypothétiques particules exotiques ayant une charge fractionnaire. La théorie veut que des particules de charge fractionnaire puissent être produites lors de collisions de particules ordinaires avec une cible. L'équipe canadienne a donc envoyé le faisceau de protons issu du Synchrotron à protons sur un bloc de fer. Un aimant a permis de dévier les particules de charge pleine et un scintillateur spécialement développé a été utilisé pour détecter les infimes traces que les particules de charge fractionnaire auraient pu laisser. De plus, l'équipe a réussi à trouver des moyens efficaces pour limiter les bruits de fond. Les données collectées par les élèves seront analysées en détail une fois qu'ils seront de retour au Canada.
« Nous nous sentons très privilégiés d'avoir pu vivre cette expérience. C'est une chance unique, qui ouvre des portes vers des connaissances auxquelles nous n'aurions autrement pas accès », raconte Denisa Logojan de l'équipe canadienne.
Mis à part le travail qu'ils ont accompli sur leurs projets de physique, les élèves ont suivi une formation de sécurité d'une journée et ont visité différentes installations du CERN. En quatre rotations par jour, les élèves ont travaillé dans la salle de contrôle et sur la ligne de faisceau T9 dans le hall Est, alors que plusieurs bénévoles les aidaient avec l'acquisition de données. Pendant plus de 10 jours, ils ont vécu comme des scientifiques. « Tout le monde est si averti, sympathique et ouvert. Nous avons parlé à des scientifiques, et tous se sont montrés très accueillants », poursuit Marina Robin de l'équipe canadienne.
Leur retour à l'école ne signifie pas la fin de leur expérience. L'analyse des données continuera avec l'aide de scientifiques et d'enseignants, et les équipes seront encouragées à rédiger, comme l'ont fait les deux précédentes équipes lauréates, un article scientifique, qui sera peut-être publié dans une revue scientifique ou présenté lors d'une conférence.
Le concours Ligne de faisceau pour les écoles est un projet éducatif et de sensibilisation soutenu par la Fondation CERN & Société, qui reçoit des dons de particuliers, de fondations et d’entreprises. Le projet est en partie financé par la Fondation Arconic, mais également par la Fondation Motorola Solutions, et l'entreprise National Instruments.
Le concours Ligne de faisceau pour les écoles 2018 a déjà été annoncé, et plus de 60 équipes sont déjà préinscrites. Les projets peuvent être soumis jusqu'au 31 mars 2018. Nous nous réjouissons à la perspective de cette nouvelle édition du concours Ligne de faisceau pour les écoles !