Les glaces de mer au cœur du dérèglement climatique: comment modélise-t-on le climat ?
Type: sur ordinateur
Comprendre le climat est l'un des défis scientifiques les plus importants de notre époque ! Depuis des décennies, les scientifiques élaborent des modèles climatiques pour mieux comprendre le climat passé, présent et futur. Ces modèles sont des systèmes d’équations basés sur les lois fondamentales de la physique. Ils permettent de faire des prévisions climatiques et de comprendre l’influence des activités humaines sur le climat. En particulier, le dérèglement climatique a de profondes conséquences sur la glace de mer, qui couvre 12% des océans du monde.
L’idée de ce projet est de comprendre, à partir de l’exemple de la glace de mer, la démarche scientifique derrière la modélisation du climat. Pour cela, nous construirons un modèle thermodynamique réaliste expliquant la variabilité de la banquise, que nous comparerons aux observations et que nous utiliserons pour faire des prévisions sur le comportement de la glace. Tu pourras également réaliser des expériences qui modélisent le rôle de la banquise au sein du système planétaire et son évolution dans un contexte de réchauffement climatique. C’est une opportunité unique pour tenter de comprendre et répondre aux enjeux liés à la fonte des glaces, qui s’accélère à un rythme inquiétant.
Recherche d'ondes gravitationnelles
Type: sur ordinateur
Ce sont parmi les événements les plus cataclysmiques de l'Univers : deux trous noirs, qui, sous l'effet de la gravité, s'attirent et finissent par fusionner. Ces phénomènes, relativement rares, sont si violents qu'ils créent des vibrations dans la trame même de l'espace-temps, produisant des ondes dites "gravitationnelles". Ces ondes peuvent aussi être produites lors de la fusion d'étoiles à neutrons, des objets si denses qu'une cuillère à café de sa matière pèse des centaines de millions de tonnes !
Depuis 2015, les scientifiques sont capables de détecter de telles ondes; des observations qui se sont révélées cruciales pour mieux connaître l'Univers durant ses premiers instants, les objets et grandes structures qui le composent ainsi que de tester la fameuse théorie de la Gravité d'Einstein qui les avait prédites !
Dans ce projet, tu en apprendras plus sur la nature de ces mystérieuses ondes gravitationnelles, comment on les détecte et les méthodes d'analyses pour les étudier. L'objectif sera ensuite d'appliquer ces méthodes pour reproduire la première détection des ondes gravitationnelles et de tenter de trouver de nouveaux signaux dans les données.
Un voyage dans l’inconnu : à la recherche des sources de neutrinos avec IceCube
Type: sur ordinateur
Dans ce projet, tu partiras à la recherche de l’une des particules les plus insaisissables que nous connaissions : le neutrino. Pour observer cette particule “fantôme”, un détecteur spécifique, appelé IceCube, a été construit au pôle Sud. Ce détecteur consiste en un kilomètre cube de glace équipé de détecteurs de lumière qui permettent de voir lorsqu'un neutrino s’arrête dans la glace. Ainsi, il est possible de voir les neutrinos créés dans notre propre atmosphère, mais aussi provenant de l'espace !
Cependant, à l’heure actuelle, nous ne savons toujours pas exactement ce qui crée tous ces neutrinos “astrophysiques", bien que nous ayons quelques idées et que certaines sources aient maintenant été identifiées. L’idée du projet sera de comprendre comment ces neutrinos sont détectés, et d’utiliser les données collectées par IceCube au cours des 14 dernières années pour essayer d’identifier une ou plusieurs sources de neutrinos astrophysiques. Une opportunité d’en apprendre plus sur le fonctionnement de l’un des détecteurs les plus hors-normes jamais conçus !
Intégrales en Lego
Type: sur ordinateur
Les calculs informatiques sont essentiels en science. Partez a l'exploration des intégrations Monte-Carlo qui sont utilisées (notamment) dans la physiques des hautes énergies que nous pratiquons à l'UCLouvain. Pour cela vous onstruirez et programmerez un robot fait entièrement en LEGO(c). La programmation du robot se fera via l'interface de LEGO prévue pour les enfants à partir de 10 ans, donc seul un esprit logique est nécessaire.
Comment échapper à un trou noir ?
Type: sur ordinateur
Note: Ce projet sera animé en Anglais (Un tuteur francophone sera toujours disponible pour vous aider.)
Tu as sûrement déjà entendu parler d’un trou noir ? Un objet de l’Univers tellement massif qu’il attire vers lui tout ce qui l’entoure. Sous l’effet de cette gravité extrême à proximité du trou noir, la lumière elle-même ne peut s’en échapper. On pourrait croire que ces objets sont dignes de la science-fiction, mais récemment les physicien.ne.s sont parvenu.e.s à obtenir des images directes de trous noirs, notamment de celui qui se loge au centre de notre galaxie !
L’idée de ce projet est de mieux comprendre la physique des trous noirs, et la façon dont ils attirent les objets qui les entourent. Par exemple, en choisissant soigneusement les conditions initiales, la lumière peut soit tomber dans le trou noir, soit simplement voir sa trajectoire déviée. Toi aussi, découvre comment t’en échapper sans tomber dedans ! Es-tu prête à relever ce défi ?
La lumière comme instrument de mesure : l’interféromètre de Michelson
Type: en laboratoire
Est-ce que tu sais par quel moyen les physicien.ne.s parviennent aujourd'hui à mesurer des distances minuscules avec une précision incroyable ? En utilisant les propriétés ondulatoires de la lumière : c'est le principe de l'interféromètre, un instrument optique inventé il y a maintenant près d'un siècle et demi. Et pourtant c'est le même principe qui a permis, grâce à des interféromètres de plusieurs kilomètres de long, la détection en 2015 des mystérieuses ondes gravitationnelles, en mesurant la déformation de l'espace-temps lui-même !
Historiquement, les tout premiers interféromètres avaient une taille ne dépassant pas celle d'une table. L'idée du projet est d'en construire un de ce type, grâce à des lasers et des instruments optiques, afin de découvrir en détail son fonctionnement, mais aussi les principes physiques à l'œuvre. Une occasion de plonger dans la nature fascinante de la lumière, et d’utiliser ses propriétés pour réaliser des mesures d'une précision extraordinaire avec du matériel simple.
Recherche du boson de Higgs
Type: sur ordinateur
La découverte au CERN du boson de Higgs (ou plutôt de Brout-Englert-Higgs pour rendre à César ce qui appartient à César) en 2012 a été l'un des moments les plus importants de la physique des particules des dernières décennies. Son existence avait été prédite plus de 50 ans auparavant, lorsque les appareils à notre disposition étaient bien insuffisants pour le chercher !
Un demi siècle de technologie et des milliers de physiciens et d'ingénieurs ont été nécéssaires pour enfin mener à bien les expériences qui ont finalement prouvé son existence ! Dans ce projet, vous apprendrez comment se passe la recherche en physique des particules sur les grands accélérateurs et vous observerez les données qui ont mené à la découverte. Vous apprendrez aussi comment analyser ces données pour reproduire les études qui ont mené à la preuve de l'existence du boson de Higgs.
Détecter des particules… avec un aquarium : construction d’une chambre à brouillard
Type: en laboratoire
Nous sommes traversés à chaque instant par des particules sans même nous en rendre compte. Au cours de l’histoire, les physicien.ne.s ont mis au point des instruments ingénieux pour détecter ces particules de taille subatomique. La chambre à brouillard en est un : à l’intérieur d’une enceinte, un brouillard composé d’alcool sursaturé est mis dans des conditions de température et de pression telles que la moindre perturbation le fait passer à l’état liquide. Dès qu’une particule chargée traverse ce brouillard, elle forme une trace blanche qui permet de visualiser son passage et après analyse, sa nature physique. On peut comparer ce phénomène aux traînées de brume blanche qui apparaissent dans le ciel après le passage d’un avion.
L’idée du projet est de construire une chambre à brouillard à partir de matériaux trouvables dans un simple magasin de bricolage, et de la faire fonctionner pour observer sur le vif le passage de particules. Tu pourras ainsi te mettre dans les pas des chercheur.es qui ont permis, avec ce même dispositif, la découverte de l’antimatière en 1932 !
Éclairer l’invisible : construction d’une chambre à étincelles
Type: en laboratoire
Nous sommes traversés à chaque instant par des particules sans même nous en rendre compte. Au cours de l’histoire, les physicien.ne.s ont mis au point des instruments ingénieux pour détecter ces particules de taille subatomique. Après la chambre à brouillard, on te présente la chambre à étincelles : dans celle-ci, le passage d’une particule entre des plaques chargées et dans un milieu saturé d’un mélange de gaz rares provoque des étincelles. L’analyse de ces décharges électriques permet de visualiser le passage de la particule et de comprendre sa nature physique.
Notre laboratoire a construit il y a quelques années la chambre à étincelles “SPARKY”. Malheureusement, une pièce maîtresse de SPARKY a mal vieilli et notre bon vieux détecteur est maintenant myope. Cette pièce, c'est le “trigger”, le composant qui permet de déclencher les étincelles au bon moment. Dans ce projet, vous apprendrez le fonctionnement de SPARKY et lui rendrez la vue en lui construisant un nouveau trigger à partir de petits détecteurs rapides. Tu pourras ensuite observer sur le vif le passage des particules et comprendre la méthode d’analyse !
