Physique nucléaire et des particules
Niveau M1
"Donner aux étudiants une solide culture de base en physique nucléaire et en physique des particules, en conciliant les aspects expérimentaux et les notions théoriques. "
Matthew Charles
1. Le monde subatomique
- Plan
- Constituants du modèle standard
- Interactions du modèle standard
- Conclusions
2. Outils nécessaires
- Cinématique relativiste
- Les unités naturelles
- Comment lire le PDG
- Sommaire des noms de certaines particules
- Les variables de Mandelstam
3. Vers des mesures
- La règle d'or de Fermi, et des observables simples
- La section efficace et la luminosité
- La notion du détecteur
4. Application : quelques processus clés
- Application : section efficace de Rutherford ou de diffusion élastique coulombienne
5. Les symétries : symétries et lois de conservation
- Trois exemples de symétries continues
- Introduction aux symétries discrètes
6. Les hadrons : nature, classification
- Introduction
- Carte d'identité d'une particule et symétries discrètes
- Le spin-parité des hadrons : JP
- Classification des hadrons légers avec l'isospin
- De l'isospin au modèle des quarks
- Les excitations ; les résonances
- Formule de Gell-Mann et Nishijima
- Bilan : combien de couleurs ?
7. Les symétries : P, CP, CPT
- Conservation de la parité et de la conjugaison de charge
8. Application : le mélange et les oscillations de mésons
- Introduction
- Le mécanisme de Glashow, Iliopoulos et Maiani (GIM)
- Le mélange et les oscillations des mésons
- Le système KL/KS ; les états propres de CP, et la brisure de la symétrie
- D'autres brisures de la symétrie CP
- Conclusions
9. De l'interaction forte aux modèles nucléaires
- Manifestation de l'interaction forte
- Propriétés statiques des noyaux
10. Introduction aux modèles nucléaires
- Modèle du gaz de Fermi
- Modèle de la goutte liquide
- Modèles en couches
- Modèles collectifs
11. Radiations nucléaires
- Décroissance radioactive
- Désintégration des états nucléaires excités
- Désintégration α
- Désintégrations β
Introduction à l'équation de Dirac
- Notation
- Équation de Klein-Gordon
- Équation de Dirac
- Densité lagrangienne
- Théorème de Noether
- Conclusions
Complément : la théorie quantique des champs
- Un pas vers une théorie quantique des champs
- Retour sur les rotations et saut dans les groupes
- Invariance de jauge
- Ingrédients et rappels
- Théorie des perturbations dépendantes du temps
- Équation d'onde relativiste
- Diffusion élastique d'une particule sans spin
- Un pas vers une théorie quantique de la diffusion
Grand·e·s scientifiques de ce cours
- Stanley Mandelstam
- Enrico Fermi
- Ernest Rutherford
- Murray Gell-Mann
- Kazuhiko Nishijima
- Sheldon Glashow
- Jean Iliopoulos
- Luciano Maiani
- Paul Dirac
- Oskar Klein
- Walter Gordon
- Joseph-Louis Lagrange
- Emmy Noether