Université de Genève
TPIII

Temps de vie moyen du muon

Etudiants :
Nicolas Eckert
Nicolas Terrasson

26 décembre 2013

Assistant :
Alexis Haesler

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Temps de vie moyen du muon

26 décembre 2013

I. Introduction
L’atmosphère de la terre est en permanence touchée par des particules provenant des confins de l’espace. Dans celui-ci, les particules stables peuvent parcourir des distances immenses sans interagir avec le milieu du fait qu’il est de densité infiniment faible. Lorsque ces particules atteignent et percutent les molécules atmosphérique, se forment alors d’autres particules qui forment des gerbes. La plupart d’entre elles ne sont pas assez stables pour atteindre la surface de la terre. Elles peuvent se désintégrer en particules plus stables qui atteindront le sol : c’est le cas des muons.
Les propriétés des muons sont très intéressantes du point de vue de la physique des particules car il s’agit de particules élémentaires. De plus, son temps de vie moyen peut être lié à la constante de Fermi.
Le but de cette expérience est de calculer le temps de vie moyen des muons en les faisant s’arrêter dans différents matériaux, tels que le cuivre, l’aluminium et le plexiglas.

II. Théorie
Les muons sont des particules élémentaires leptoniques ; ils possèdent des propriétés similaires à l’électron, si ce n’est qu’ils sont beaucoup plus massifs
(105.7 [MeV] pour le muon contre 511 [keV] pour l’électron). Ce sont des particules peu stables, qui se désintègrent rapidement. Du fait de leur énergie importante et de leur temps de vie relativement bref, les muons atteignant la Terre proviennent majoritairement de l’interaction de rayons cosmiques
(protons à très haute énergie, principalement) avec les particules de l’atmosphère.

Désintégration des muons
Du fait de sa masse, le muon est une particule instable, qui se désintègre rapidement. Les canaux de désintégration possibles dépendent de sa charge. Le muon négatif se désintègre en électron, avec production d’une