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Validation des principes de la relativite restreinte

Validation des principes de la relativité restreinte Marc Vincent Lycée du Parc Lyon Mathilde Glénat Article produit lors d'une conférence sur la Relativité restreinte dans le cadre d'une formation organisée par la section locale de l'Udppc de Lyon Cette formation était adressée aux professeurs de Sciences physiques et chimiques pour approfondir les notions du nouveau programme de terminale juin le - - Résumé Cet article présente les expériences qui ont permis de valider les principes de la relativité restreinte décrit par Einstein précédemment Cet article est le troisième article du dossier La relativité restreinte Table des matières I Validations expérimentales II Prolongements la recherche des invariants Conclusion générale I Validations expérimentales L'e ?et relativiste de variations des durées est d'autant plus important que la vitesse V des référentiels est grande C'est dans le domaine des particules qui approchent la vitesse de la lumière que les e ?ets relativistes seront les plus spectaculaires En physique des particules les grandeurs sont toujours décrites dans le référentiel de repos des particules massives notamment la durée de vie dite propre Ces particules instables peuvent être considérées comme des horloges naturelles et donc être utilisées pour tester la dilatation des durées Le seul référentiel privilégié à introduire est le référentiel propre noté R d'une particule qui par dé ?nition est au repos dans ce référentiel Dans le cas d'une expérience relevant de la cinématique on considère classiquement deux événements E et E C événement E émission ou création de la particule P événement E disparition ou désintégration de cette particule a Expérience de Frisch et Smith désintégration des muons atmosphériques Une horloge parfaite ? est une horloge dont le fonctionnement est très peu à la limite nullement a ?ecté par les forces de gravitation et d'inertie La meilleure approximation de l'horloge parfaite réalisée à ce jour est l'horloge atomique ou plutôt nucléaire Dans les conditions ordinaires les forces d'inertie sont négligeables devant les forces électriques et à fortiori devant les forces nucléaires qui déterminent les unes les processus dans les couches électroniques les autres les processus dans les noyaux des atomes L'e ?et de dilatation ? des durées ? a aussi été mis en évidence en recueillant au niveau du sol des particules appelées muons aussi appelées électrons lourds ? fois la masse de l'électron d'énergie Gev qui sont produits dans la haute atmosphère par la désintégration de mésons ? ? issus de l'interaction de protons de très haute énergie rayons cosmiques avec les particules atmosphérique ce qui constitue l'événement A Voir l'animation sur l'expérience des muons Ils se désintègrent en donnant un électron un neutrino muonique et un antineutrino électronique ?- ?e- v ? ve Cette désintégration des muons qui constitue l'événement B s'e ?ectue selon une loi exponentielle réaction du premier ordre la diminution par désintégration du nombre de particules d'une quantité dn durant la durée dt entre t et t dt est directement proportionnelle au nombre n t de particules présentes à l'instant t n t n exp ??t o? n t