Activit

1
La Relativité à lépreuve de lexpérience
1818-50 Fresnel,Fizeau 1880 Michelson-Morley 196
0 Chocs de billes 1940 Muons atmosph. 1919
Sir A.Eddington 1960 Pound et Rebka 1980
Ondes gravitationnelles (PSR1913)
2
Ole Römer, élève de J.Picard Prend le contrepied
de G.Cassini, Directeur de lObservatoire
Royal, (et auteur des fameuses Tables) Römer
prétend que le retard des éclipses dIo est dû à
la finitude de la vitesse de la lumière
3
1830 A.Comte 1851 Kirchhoff !
1869 découverte, dans les raies du Soleil, dun
élément inconnu sur Terre lhélium.
chlorophylle
Code-Barre !
4
Edwin Hubble II
1924
Effet Doppler l/l1v/c
v 10000 km/s (!)
galaxies lointaines spectre décalé !
5
Hippolyte Fizeau (1819-1896)
1851 Vérifie la formule de Fresnel (
entrainement partiel de léther ) 1ère loi
relativiste !! 1-1/n2
1849 1ère mesure terrestre de c (gt O.Roemer
et J.Bradley)
TL v(v-u) /(1-uv/c2)
6
vT 30 km/s (b10-4)
Transf.Lorentz
xg(xu.t)
tg(txu/c2) x1x2 in (R) Dx0
Dtg. Dt
xg(x-u.t) tg(t-xu/c2)
(2c.t)2-(2vT.t)2(2c.t)2
(tps propre le plus court)
7
La Relativité dans les chambres à bulles

• Trois expériences particulières chocs  p dans
  H2 ,  d dans D2O  ou  a dans He  sont des
  chocs de type billard
• Ces trois projectiles sont disponibles dans les
  cyclotrons les plus anciens (Lawrence,1932)
• Ces trois types de cibles sont exploitables en
  chambres à bulles (Glaser, 1956)
• Les masses M1 et M2 sont égales langle des
  particules émergentes est un angle droit parfait
  (aux faibles vitesses)
• Aux vitesses très élevées, langle se resserre,
  en adéquation parfaite avec les équations de la
  Relativité Restreinte

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La Relativité dans les accélérateurs

• Depuis le cyclotron de E. Lawrence (1932) jusquà
  lexpérience LHC (2007), les énergies ont été
  multipliées par un facteur 500000 (de 2 MeV à
  1000 GeV).
• Lénergie augmente, mais la vitesse des
  particules  plafonne  à la vitesse-limite c300
  000 km/s
• Des pions de vitesse  c  émettent des photons
  vphot c ! La règle daddition des vitesses est
  sévèrement modifiée... ce qui explique la vieille
  formule de Fizeau 1-1/n2.
• Les particules accélérées ressentent la
  Contraction des Longueurs pour un électron du
  L.E.P., les 30 km de circonférence de la machine
  ne sont plus que 150 m.
• La dilatation du temps impose de remplacer le
  cyclotron par un synchro-cyclotron

9
La Relativité dans la Nature

• Le bombardement des rayons cosmiques sur la haute
  atmosphère produit des muons (m) qui arrosent la
  Terre.
• Un m ne vit que 2.2 microsecondes pendant cette
  courte vie, il ne devrait parcourir que 600 m
• Ces m atmosphériques (99,8 de la vitesse de la
  lumière) franchissent pourtant 15 km jusquau
  sol
• Pour nous, cest une expérience de Dilatation du
  Temps ces muons relativistes vivent 30 fois
  plus longtemps.
• Pour le m, cest une Contraction des Longueurs
  lépaisseur apparente datmosphère à traverser
  nest que de 600 m !!

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Chocs de billes

• Ingrédients
• Cyclotron (Lawrence 1932) 2 MeV
• Cosmotron (Brookh, 1952, 2 GeV),
• Bevatron (Berkeley, 1954, 6 GeV),
• AGS (CERN,1959, 30 GeV)
• 2) Chambre à bulles (Glaser 1960)
• 3) a sur He, p sur H2, d sur D2O

a He a He
Source 218Po 7 MeV a NON-relativistes q
90 (et donc aHe!)
11
G.Gamow, Mr.Tomkins in wonderland
12
Ions lourds ultra-relativistes (ALICE,2007)
wanted
13
muons haute atmosphère
t 2,2 ms x600 m
tg . 2,2 ms x12 km
M.C.Escher
A.Einstein
Relativité
14
Rayonnement cosmique
p N p p-..
puis p m n
t 2.2 ms (L600m?) m 105 MeV/c2 p gmv 20
GeV g 200 Lgct15 km!
DEA IReS Strasb.2004
p 300 GeV 28 p!
15
Relativité Générale
16
1913 Lettre dAlbert Einstein à lastronome
George Hale
17
1915 !!
Soleil, Trous Noirs..
Univers !
g ? géométrie !
18
Léclipse de 1919
19

Les géomètres de lUnivers courbe
1915 Equations de la Relativité Générale
1917 Univers courbe, en expansion (De Sitter)
1919 Univers courbe, statique (Einstein)
1919
1922 Univers courbe, dynamique
(Alexander Friedmann)
20
Conséquences testables

• Rougissement de la lumière (visible 1922, g 1960)
• Retard horloges 40 ns (Alley, 1977)
• Déflexion de la lumière (Soleil, arcs dEinstein)
• Périhélie de Mercure (résidu)
• Ondes gravitationnelles (PSR1913 VIRGO)
• Modèles dUnivers (Friedmann)
• Modèles de Trous Noirs (Hawking)
• Gravity Probe B (2004)

21
1907 Principe dEquivalence
g g ou g gg
22
Pb localement seulement
Algèbre tensorielle !
23
Le Verrier
Newcomb
Einstein
Shapiro
24
1958
Le pb
25
1959
26
13 octobre 1993

• NOBEL pour Russell Hulse et Joseph Taylor
• Pulsar PSR191316 (T59 ms)
• (1967 Jocelyn Bell Anthony Hewish)
• 1974-83 HT trouvent 40 pulsars à Arecibo
• PSR1913 est double 2 étoiles à neutr._at_ 1.4 Msol
• (Orb 1.1-4.8 Rs) Av.périhélie gtgt Mercure 4
  deg/an
• Torb 7.8 h
• Ralentissement DTorb76 ms/an
• Accord avec émission ondes gravitationnelles
  1.2
• Rorb décroit collision prévue dans 300 MA

27
(No Transcript)