M2 - Cosmos, Champs et Particules (CCP)

Le cours décrit les différents détecteurs et les processus physiques mis en jeux lors de la détection  des particules en physique des hautes énergies. Dans un second temps, nous décrirons le fonctionnement des principaux accélérateurs de particules que nous retrouvons en physique des hautes énergies mais aussi dans bien d’autre domaines tels que le médical, l’industrie, la sciences des matériaux, l’archéologie etc...

Le cours donne une description détaillée des processus physiques et des techniques expérimentales intervenant lors de la détection des particules chargées et neutres dans les détecteurs, ces détection étant la base de toute mesure physiques.

On donnera une description détaillée des différents rayonnements et des interactions particules-matière.

Nous nous attacherons à décrire les systématiques associées à ces processus ainsi qu’à leur traitement statistique.

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Cours TD d’anglais, à l’intention des étudiants de la filière Master 2 Physique et qui visent l’insertion professionnelle en langue anglaise dans un contexte contemporain.

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Cette UE couvre l’essentiel des bases nécessaires à une bonne compréhension de la physique des atmosphères et des vents stellaires. Les éléments essentiels de la théorie du transfert de rayonnement sont couverts, à l’ETL (équilibre thermodynamique local) et hors-ETL, ainsi que la description du gaz (équation d’état) et son interaction avec le champ de rayonnement (opacités). Les modèles et simulations modernes sont présentées avec leur application à la détermination des paramètres stellaires, en particulier la composition chimique, via la spectroscopie. Les différents types de vents stellaires (pression, radiatif, hybride) sont décrits via les théories mises en regard des observations.

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Au cours de l’UE Atelier Astrophysique observationnelle 2 les étudiants doivent mener à bien toutes les étapes d’une étude astrophysique observationnelle. Depuis la définition des observations spectroscopiques ou photométriques à mener au cours d’un séjour de 4 nuits à l’Observatoire de Haute-Provence, jusqu’à la modélisation et la discussion critique de leurs mesures et la rédaction d’un rapport scientifique, les étudiants sont acteurs de cet enseignement.

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Milieu interstellaire : processus physico-chimiques – phases – radioastronomie.

Cette UE permet d’acquérir des notions sur les processus physico-chimiques importants pour le milieu interstellaire (processus dynamiques, thermiques et chimiques) ainsi que sur les diagnostics observationnels associés (spectroscopie moléculaire, radioastronomie). Les principales phases du milieu interstellaire (phases ionisée, atomique et moléculaire) sont également présentées.

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Ce cours propose une description complète du Modèle Standard de la Physique des Particules. Nous commencerons par étudier l’équation de Dirac, description quantique de la dynamique d’une particule de spin ½. Puis nous verrons comment décrire les interactions électromagnétiques avec la théorie de l’électrodynamique quantique. Ensuite nous aborderons les interactions faibles et leur description unifiée avec l’interaction électromagnétique par la théorie électrofaible. Enfin nous étudierons les théories de jauge et leur brisure spontanée afin d’exposer la théorie complète du Modèle Standard de la Physique des Particules. Pour conclure nous donnerons un bref aperçu des théories au-delà du Modèle Standard.

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Cette UE est une introduction à la théorie quantique des champs relativistes et à ses applications dans la physique des particules. Par l’exemple d’un champ scalaire, on développera les formalismes de la quantification canonique et de la quantification par l’intégrale de chemin avant d’introduire la théorie des perturbations et quelques notions de la renormalisation. On discutera la quantification des champs de spin 1/2 et de spin 1 pour finir avec une discussion de l’électrodynamique quantique.

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Ce cours est une introduction au modèle standard de la cosmologie dans ces aspects théoriques et phénoménologiques. Il est centré sur le modèle de Big-Bang chaud inflationnaire. Il se fonde sur le cours de relativité générale et cosmologie du M1.

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Les travaux pratiques concernent la détection et la mesure de rayons cosmiques (muons).

Il s’agira de se familiariser avec une chaîne d’acquisition dédiée à la mesure de rayons cosmiques (principalement des muons). Les étudiants devront comprendre le fonctionnement individuel des différents éléments intervenants dans la chaîne d’acquisitions (alimentations, photomultiplicateurs, scintillateurs, discriminateurs, oscilloscopes…) puis réaliser par eux même un dispositif d’acquisition à partir de ces éléments. Un des objectif du dispositif pourra être la détermination de la masse du muon mais d’autre finalités sont envisageables et laissées libres à l’imagination des étudiants.

Les étudiants devront ensuite réaliser la prise de donnée à partir de leur dispositif puis analyser ces données en tenant compte des erreurs systématiques et statistiques du lot de données.

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Ce cours décrit les fondements théoriques et observationnels du problème dit de la matière noire cosmologique. Cette dernière se manifeste par des effets gravitationnels à différentes échelles astrophysiques, depuis l’échelle des galaxies jusqu’aux échelles cosmologiques (l’univers observable dans son ensemble). Elle constitue environ 85 % de la matière totale de l’univers, et il est exclu qu’elle soit composée des particules élémentaires caractérisant la matière ordinaire connue. Le cours portera notamment sur des solutions potentielles à ce problème connectant l’infiniment petit (particules élémentaires) à l’infiniment grand (univers à grande échelle).

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Stage de 3 à 6 mois (21 ECTS) en laboratoire ayant pour but l’immersion dans le monde de la recherche et la préparation à la thèse. Ce stage peut être effectué dans un laboratoire de recherche en France ou à l’étranger. Il se déroule du 1^er Mars au 31 Mai, date de remise du rapport écrit. Une soutenance orale a lieu au début du mois de Juin. Le stage peut se prolonger jusqu’au 31 Août afin d’enchainer directement sur la thèse. Les sujets couvrent un vaste spectre allant de la physique théorique (cosmologie, physique des particules et des astroparticules) à la physique expérimentale (expériences du LHC, recherche d’ondes gravitationnelles ou de matière noire, relevés cosmologiques à grands champs…).

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Ce cours est une introduction à l’accélération, la propagation et aux mécanismes de rayonnement des particules énergétiques dans les milieux astrophysiques. Il en donnera les concepts fondamentaux.

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