Corrigé bac 2014 - Série S - Physique-Chimie (obligatoire et spécialité)

Bac 2014 Physique-Chimie Séries S Correction épreuve de physique-chimie – Métropole bac 2014 Exercice I : Collisions au LHC 1. A propos du boson de Higgs 1.1. Le modèle standard décrit toutes les particules élémentaires connues mais ne permet pas d'expliquer pourquoi celles-ci ont une masse. L'observation du boson de Higgs confirme l'existence du champ de Higgs qui est à l'origine des masses des particules, selon Peter Higgs, Robert Brout et François Englert. -101.2. Le boson de Higgs a existé à 10 s après le big bang. Son observation nous ramène donc au -10moment où l'univers n'avait que 10 s. 2. A propos de la relativité 1 2.1. γ= donc lorsque v tend vers c, γ tend vers l'infini. Par conséquent, l'énergie cinétique 2v 1− 2√ c d'un proton tend vers l'infini. −82.2. Energie initiale du proton : v =0,999997828.c⇒γ =479⇒ Ec =7,19.10 J0 0 0 3 −6Energie au maximum : v =0,999999991. c⇒γ =7,45.10 ⇒ Ec =1,12.10 Jmax max max EcmaxOr =15,6 L'énergie cinétique est donc bien multipliée par 15. Ec 0 Remarque, il n'était pas nécessaire de calculer l’énergie cinétique intiale, celle-ci était donnée égale à 450 GeV. Mais comme on ne sait pas dans quelle mesure cette valeur est une approximation... 2 2 22.3. E = Ec+E =(γ−1). m . c +m . c ⇒ E =γ . m . ctotale masse p p totale p Dans les conditions du LHC, le proton a un facteur de Lorentz de l'ordre de 500 à 7500. Ainsi, 2 2γ−1≈γ et (γ−1). m . c ≈γ . m . c d'où E ≈ Ecp p totale 3. Une manipulation à haute énergie 3.1.