v2.11.0 (5596)

Programme d'approfondissement - PHY_51054_EP : Physique des Particules Elémentaires

Domaine > Physique.

Descriptif

Physique des particules élémentaires

La question de savoir de quoi est constituée la matière à l’échelle la plus élémentaire et quel rôle y jouent les interactions fondamentales a toujours excité la curiosité des hommes. Ceci est d’autant plus vrai depuis que nous savons que le domaine de la physique des particules élémentaires a constitué une étape très importante dans l’évolution de notre univers primordial. Les études de l’infiniment petit doivent aussi permettre de mieux comprendre l’infiniment grand.

Il sera question dans ce cours des constituants élémentaires comme les quarks ou les leptons et des différentes forces qui leur sont associées comme l’électromagnétisme, les interactions fortes et faibles. Cet ensemble que l’on nomme le « modèle standard » ne peut être décrit et compris sans le cadre étrange et fascinant de la théorie quantique à laquelle il faut rajouter les concepts de la mécanique relativiste. Un exemple particulier illustre parfaitement l’aspect mystérieux des particules élémentaires : les neutrinos. Ces particules sont produites en quantité gigantesque aussi bien au cœur du soleil que dans les réacteurs des centrales nucléaires ou dans les couches supérieures de notre atmosphère. Ils n’interagissent avec rien, possèdent une masse quasi nulle et ne sont pas chargés. Ceci n’empêche pas les physiciens d’étudier ces fantômes de l’infiniment petit en les faisant par exemple « osciller » sur des distances de plus de 290 kilomètres.

Une partie importante du cours sera consacrée aux concepts (symétrie, lois de conservation, degrés de liberté interne et dimensions supplémentaires, …) de la physique moderne utilisée avec succès dans l’infiniment petit, aux résultats spectaculaires obtenus auprès des accélérateurs de particules et aux grandes questions fondamentales que l’on continue à se poser après plus de quatre-vingts années de recherche. La mise en évidence expérimentale et sa compréhension théorique de la différence entre la matière et l’antimatière représente un exemple d’enjeu majeur de recherche dans ce domaine de la physique. Notre univers primordial a dû produire une quantité égale de matière et d’antimatière. Se pose alors la question de la « disparition » de l’antimatière dans notre univers actuel qui illustre parfaitement les liens étroits entre la physique des deux infinis.

L’ambition de ce cours est d’introduire de façon simple les concepts de la physique des particules élémentaires sans faire appel à des développements théoriques compliqués. L’enseignement du cours de mécanique quantique de première et deuxième années est suffisant pour suivre ce cours sans effort particulier.


Référence bibliographique :
Introduction à la physique subatomique

    • par André Rougé (2005)

Ouvrage disponible auprès des Editions de l'Ecole Polytechnique.

Niveau requis :
PHY431 - Relativité et principes variationnels
PHY430 - Physique quantique avancée

Langue du cours : Français


Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade réduit

Pour les étudiants du diplôme M1 HEP - Physique des Hautes Energies

Vos modalités d'acquisition :

Examen oral individuel, chaque élève tire un sujet au hasard et prépare un exposé.
Durée de l'examen : 60 minutes réparties comme suit, 40 minutes de préparation, 10 minutes d'exposé, 10 minutes de questions

Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
    L'UE est acquise si note finale transposée >= C
    • Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

    La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

    Pour les étudiants du diplôme Non Diplomant

    Vos modalités d'acquisition :

    Examen oral individuel, chaque élève tire un sujet au hasard et prépare un exposé.
    Durée de l'examen : 60 minutes réparties comme suit, 40 minutes de préparation, 10 minutes d'exposé, 10 minutes de questions

    Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
      L'UE est acquise si note finale transposée >= C
      • Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

      Pour les étudiants du diplôme M1 PHYS - Physique

      Vos modalités d'acquisition :

      Examen oral individuel, chaque élève tire un sujet au hasard et prépare un exposé.
      Durée de l'examen : 60 minutes réparties comme suit, 40 minutes de préparation, 10 minutes d'exposé, 10 minutes de questions

      Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
        L'UE est acquise si note finale transposée >= C
        • Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

        La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

        Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux

        Vos modalités d'acquisition :

        Examen oral individuel, chaque élève tire un sujet au hasard et prépare un exposé.
        Durée de l'examen : 60 minutes réparties comme suit, 40 minutes de préparation, 10 minutes d'exposé, 10 minutes de questions

        Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
          L'UE est acquise si note finale transposée >= C
          • Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

          La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

          Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique

          Vos modalités d'acquisition :

          Examen oral individuel, chaque élève tire un sujet au hasard et prépare un exposé.
          Durée de l'examen : 60 minutes réparties comme suit, 40 minutes de préparation, 10 minutes d'exposé, 10 minutes de questions

          Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)
            L'UE est acquise si note finale transposée >= C
            • Crédits ECTS acquis : 5 ECTS

            La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.

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