Comment jouer à Canon à particules
- Choisis un test et lis sur la carte la particule et la tension.
- Utilise q·ΔV = ½·m·v², avec q en C et m en kg, ou compte l'énergie en eV : 1 eV par e et par volt.
- Tape ta prédiction et appuie sur Démarrer. La particule est tirée au ralenti ; le fantôme orange avance à ta vitesse.
- Compare la particule avec le fantôme, et les barres d'énergie avec ta ligne orange.
Une tension devient énergie cinétique
Une charge q qui traverse une tension ΔV voit son énergie potentielle électrique changer de q·ΔV. Si rien d'autre n'agit sur elle, cette énergie devient énergie cinétique : q·ΔV = ½·m·v². L'énergie ne dépend que de la charge et de la tension, ni de la masse ni de la distance entre les grilles, d'où l'intérêt de la compter en électronvolts : un électron qui traverse un volt gagne 1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J. La vitesse, elle, dépend de la masse : sous la même tension, un proton, 1836 fois plus lourd qu'un électron, finit √1836 ≈ 43 fois plus lent. À l'envers, la même règle dit quelle tension il faut pour arrêter une charge en mouvement. Les canons à électrons des anciens téléviseurs, les tubes à rayons X et les accélérateurs de particules fonctionnent ainsi.
Un modèle d'apprentissage ciblé
Les grilles sont distantes de 4,0 cm, avec un champ uniforme entre elles et aucun à l'extérieur ; la particule les traverse sans les toucher. Elle part du repos à la première grille, accélère régulièrement entre les grilles, puis file jusqu'à un détecteur à 10 cm ; dans le test d'arrêt, elle arrive à 4,0 × 10⁶ m/s et ralentit entre les grilles, et une réponse à 2 % près de la tension d'arrêt l'arrête juste à la seconde grille. La pesanteur est négligée, et toutes les vitesses restent sous 7 % de la vitesse de la lumière, donc le modèle n'est pas relativiste. Chaque essai dure de quelques nanosecondes à quelques centaines et est ralenti pour durer environ 4 s. Les réponses à 2 % près sont justes.