Mallette pédagogique

Suite aux représentations de «Particuloscope», les chercheurs du CENBG, interviennent à l’école primaire.

Qu’est ce que la recherche fondamentale ? Quel est le métier de Chercheur en physiques des particules ? De quoi est composée la matière ?…

Après une heure d’activités ludiques et d’échanges, les quarks up les quarks down et les électrons n’ont plus de secret pour les élèves du CE2 au CM2.

 

Objectifs pédagogiques :

Sensibiliser les enfants à la constitution élémentaire de la matière au travers d’expériences sur la physique de l’infiniment petit. C’est aussi un moment d’échange privilégié entre les enfants et les physiciens permettant d’ouvrir la discussion sur les sciences physiques en général et les métiers de la Recherche.

Public : école primaire à partir du CE2

Intervenants : des chercheurs en physiques des particules

Durée : adaptée à l’âge des élèves et au projet des enseignants

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Déroulement :

Cette intervention se fait sous la forme de 3 séries d’ateliers en petits groupes (10 élèves maximum par groupe). A la fin de chaque atelier, une discussion avec l’ensemble de la classe permet d’élaborer des conclusions mais aussi de poser de nouvelles questions.

Le premier atelier permet de montrer l’existence de particules élémentaires dans tout ce qui nous entoure. A l’aide de compteurs Geiger, les enfants « écoutent » les particules s’échapper de matériaux naturels tels que des roches ou du sable. Ils peuvent aussi arrêter ces particules invisibles à l’aide d’écran d’aluminium ou de plomb. La discussion qui suit permet de redéfinir les particules élémentaires : électron, quark up et quark down et de comprendre que ces 3 particules forment absolument tout ce qui nous entoure (ainsi que nous même !).

Le second atelier présente les 4 forces élémentaires qui permettent aux particules de communiquer entre elles. La gravité est abordée au travers de l’attraction terrestre. Des aimants et de la limaille de fer permettent ensuite de visualiser la force électromagnétique qu’il sera possible de stopper à l’aide d’écrans. Les propriétés de la force forte, qui lie les quarks entre eux, sont illustrées à l’aide de ressorts et la force faible est également introduite afin d’aborder la notion de radioactivité. La finalité de cet atelier est de montrer que tous les phénomènes que nous percevons sont la conséquence de l’action de ces 4 forces sur les particules élémentaires.

Les élèves disposent alors de tous les éléments (particules élémentaires et forces) pour créer de la matière.

Au cours du dernier atelier les enfants vont donc construire des neutrons et des protons à l’aide de quarks up et down et de la force forte. A l’aide de ces neutrons et protons, des noyaux de différents atomes sont ensuite formés, dont ceux de l’oxygène et de l’hydrogène. Une molécule d’eau peut alors être reconstruite en ajoutant les électrons (et la force électromagnétique) autour de ces noyaux.

L’ensemble des notions abordées est résumé dans un poster sur la constitution de la matière qui est remis à la classe à la fin de l’intervention. Un émail de contact de l’un des physiciens est également donné à l’enseignant pour permettre à la classe de poursuivre la réflexion et de continuer à échanger autour de la Physique des particules.