Jouer aux cartes avec des particules

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1 Jouer aux cartes avec des particules 64 cartes: + tous les constituants élémentaires + les 3 forces 32 cartes: on met de côté l interaction forte Plusieurs jeux possibles: + 7 familles (se familiariser) + Quark poker (poker) + Collisions (dominos) Mai 2012 Faire passer de manière ludique différents concepts de physique. (structure intime de la matière, forces, lois de conservation, radioactivité, matière/antimatière, accélérateurs, ) 1 elementaire@lal.in2p3.fr

2 Genèse + début 2011 lors de réunions pour trouver une suite à Elémentaire + mars 2011 contacts avec comm-in2p3 et Sciences à l école pour contribuer au financement d un premier tirage de jeux destinés à des lycées et aux labos afin de recueillir des avis pour envisager un tirage plus étendu. Considéré comme prématuré; propositions: - faire des tirages en local pour tester auprès de classes - faire une présentation au CERN en Juin (stage de 28 enseignants). + fin Juin 2011 : subvention accordée par le CG91 - permet de financer un illustrateur (3000 dépensés : CG91 + reliquat Elémentaire ) + interventions dans des classes: typiquement 2 séances de 1h30, élèves répartis par 4-6 (Nogent-sur-Oise, Versailles, Troyes, Mennecy, St. Germain-en-Laye) + interventions dans des labos (pause de midi): LAL, SOLEIL 2 + contributeurs: N. Arnaud (LAL), R. Barate (Lapp, retraité), S. Descotes-Genon (LPT), P. Roudeau (LAL, retraité), J. Serreau (APC)

3 Évolution Plume Up Plume up m = 0,002 GeV q = +2/3 m = 0,002 GeV q = +2/3 stable 3

4 État actuel + dessin des cartes finalisé + règles des jeux avec 32 cartes quasi finales + règles des jeux avec 64 cartes à finaliser + brochure détaillant les liens entre jeux et particules à terminer 4

5 Futur proche + imprimer les jeux : cartes + règles + brochure + demande de financement auprès de P2IO (réponse fin Juin), et UnivEarths (pas de réponse), IN2P3 (L. Serin en avril, pas de réponse). + recherche d un éditeur: contact avec les Éditions du Pommier (réponse en Juillet), d autres éditeurs seront contactés entre temps + il est envisagé une diffusion par un éditeur privé avec assurance d un minimum d exemplaires payés et diffusés dans des lycées (Essonne) et des labos. + réalisation d un site permettant de jouer en ligne + faire des versions en Anglais et autres langues + diffusion dans les (réseaux des) laboratoires IN2P3 + toute proposition est la bienvenue 5

6 Les différents aspects du projet + la représentation des particules élémentaires par les cartes permet d expliquer plusieurs notions + jeu des 7 familles à 42 cartes (apprendre les noms des particules et leurs arrangements) + jeu Quark Poker à 32 ou 64 cartes (comment les particules interagissent et se regroupent) + jeu Collisions à 34 ou 74 cartes (explique la production des particules lors de collisions au LHC ou à tout autre collisionneur) 6

7 L ensemble des cartes + 66 (+8) cartes comprenant : - 6 familles de 8 constituants - 8 bosons transmettant l interaction électro-faible (2 W, 2 Z, 3 photons, 1 Higgs) - 8 gluons (pour le jeu collisions on ajoute 8 gluons) - 2 cartes proton/antiproton pour démarrer le jeu Collisions 7

8 Présentation des particules élémentaires(1) La plupart des éléments graphiques ont été conçus pour illustrer des propriétés des partcules et/ou susciter des questions de la part des joueurs. force non colorée (interaction électro-faible) 3 infos importantes: famille, symbole, couleur force colorée (interaction forte) fond gris: pas d interaction forte 8

9 Présentation des particules élémentaires(2) Par cette présentation, on peut expliquer de nombreuses notions aux joueurs. Exemple: organisation en familles 9

10 Présentation des particules élémentaires(3) Autres notions: + les familles ont la même structure: cartes colorées et grisées + les cartes colorées et grisées ont les mêmes symboles (crochet et filet) + symétrie particule/antiparticule + les forces sont transmises par des particules + 10

11 Jeu des «7 familles» (1) + on enlève 1 couleur de quarks et on garde un boson de chaque type + crochet/filet = père/mère, fils/fille, Nom de la famille + couleur (vert, bleu, gris) = génération (enfants, parents, grand-parents) Symbole ( sexe) Couleur ( génération) 11

12 Jeu des «7 familles» (2) + permet de se familiariser avec les noms et l organisation en familles + indique des régularités: mêmes couleurs, mêmes symboles + un Quiz est proposé auquel il faut répondre pour recevoir la carte demandée. Ce Quiz porte sur des notions de physique et de maths adaptées aux connaissances des joueurs. 12

13 Jeu «Quark Poker» avec 32 cartes (1) + on remplace les combinaisons de 2,3, 4 et 5 cartes du Poker par de nouvelles + les règles du Poker peuvent etre appliquées pour faire une partie + les combinaisons de cartes correspondent à des associations existant dans la Nature + permet de comprendre comment les particules interagissent Les paires Méson = particule formée d un quark et d un antiquark, liés par l interaction forte. Stable pour l interaction forte, instable pour les interactions faible ou électromagnétique pion (1947), 2, s up-antidown 13

14 Jeu «Quark Poker» (2) Les brelans + correspondent à des désintégrations + une carte correspond à la particule de départ et les 2 autres sont les particules en lesquelles elle s est transformée. + on conserve la couleur lors de la transformation et les symboles obéissent à une règle (équivalente à la conservation de la charge électrique) + la masse de la particule de départ doit etre supérieure à celle des produits blanc = rouge + antirouge 14

15 Jeu «Quark Poker» (3) Les carrés + exemples 15

16 Jeu «Quark Poker» (4) Les quintes + appliquer 2 fois les règles pour les combinaisons de 3 cartes + exemple 16

17 Jeu «Collisions» avec 32 cartes (1) + ressemble aux dominos + illustre la production des particules lors des collisions au LHC (ou ailleurs) + mêmes règles que pour former les brelans + on démarre en tirant au hasard les deux constituants du proton qui entrent en collision 17

18 Jeu «Collisions» (2) + ressemble aux dominos + exemple de collision entre un quark up et un antiup + 3 cartes sont distribuées à chaque joueur + celui qui a pu les poser le premier a gagné + jeu de rapidité 18

19 En résumé + cette approche apprend non seulement quelles sont les particules élémentaires, mais aussi comment elle interagissent pour se transformer et/ou former de nouveaux objets existant dans la Nature + plusieurs jeux sont possibles et il n y a pas de limite d âge sur les jeux eux-mêmes. + nous étudions comment diffuser au mieux cet ensemble de jeux. 19