Physique des particules

Le MOOC Physique des particules vous introduit à la physique subatomique, c’est à dire à la physique du noyau et à celle des particules élémentaires.

  Présentation

Le MOOC Physique des particules vous introduit à la physique subatomique, c’est à dire à la physique du noyau et à celle des particules élémentaires.

Plus spécifiquement les questions adressées sont les suivantes :/p>

– Quels sont les concepts de la physique des particules et comment sont-ils implémentés?/p>

– Quelles sont les propriétés du noyau atomique et comment peut on les utiliser?/p>

– Comment accélérer et détecter des particules et mesurer leurs propriétés?/p>

– Qu’est-ce qu’on apprend à partir des réactions de particules à haute énergie et leurs désintégrations?/p>

– Comment fonctionnent les interactions électromagnétiques et comment peut-on les mettre à contribution?/p>

– Comment fonctionnent les interactions fortes et pourquoi sont-elles difficiles à comprendre?/p>

– Comment fonctionnent les interactions faibles et pourquoi sont-elles spéciales?/p>

– Quelle est la masse des objets au niveau subatomique, et comment y intervient le Higgs?/p>

– Que peut-on apprendre de la physique des particules concernant l’astrophysique et l’Univers tout entier?/p>

  Programme

    Semaine 1 : Matière et forces, mesurer et compter

  • 1.1 Matière
  • 1.2 Forces
  • 1.3 Probabilité et section efficace
  • 1.4 Expérience Rutherford
  • 1.5 Diffusion quantique
  • 1.6 Expérience Rutherford en pratique
  • Quiz sommatif module 1

    Semaine 2 : Physique nucléaire

  • 2.1 La masse des noyaux
  • 2.2 Taille et spin des noyaux
  • 2.3 Modèles nucléaires
  • 2.4 Radioactivité alpha
  • 2.5 Radioactivité beta et gamma
  • 2.6 Radioactivité en pratique
  • 2.7 Datation C14 et imagerie IRM
  • 2.8 Fission nucléaire
  • 2.9 Energie nucléaire
  • 2.10 Fusion, soleil et ITER
  • 2.11 Le Tokamak de l’EPFL
  • 2.12 Centrale nucléaire de Beznau
  • Quiz sommatif module 2

    Semaine 3 : Accélérateurs et détecteurs

  • 3.1 Principes d’accélération
  • 3.2 Accélération et focalisation
  • 3.3 Eléments du LHC
  • 3.4 Particules lourdes dans la matière
  • 3.5 Particules légères dans la matière
  • 3.6 Photons dans la matière
  • 3.7 Détecteurs d’ionisation à gaz
  • 3.8 Détecteurs semiconducteurs
  • 3.9 Détecteurs à scintillation et Cherenkov
  • 3.10 Spectromètres et calorimètres
  • 3.11 Détecteurs de particules au DPNC
  • Quiz sommatif module 3

    Semaine 4 : Interactions électromagnétiques

  • 4.1 Rappel : Décrire une réaction
  • 4.2 Diffusion électromagnétique
  • 4.3 Spin et moment magnétique
  • 4.4 Diffusion Compton et annihilation en paires de photons
  • 4.5 Annihilation électron-positron
  • Quiz sommatif module 4

    Semaine 5 : Hadrons et interactions fortes

  • 5.1 Diffusion élastique
  • 5.2 Diffusion inélastique et quarks
  • 5.3 Résonances quark-antiquark et mésons
  • 5.5 Couleur et interactions fortes
  • 5.6 Hadronisation et jets
  • Quiz sommatif module 5

    Semaine 6 : Interactions électro-faibles

  • 6.1 Particules et antiparticules
  • 6.2 Les transformations C, P et T
  • 6.3 Charges et interactions faibles
  • 6.4 Désintégration du muon et du tau
  • 6.5 Le boson W
  • 6.6 Le boson Z
  • 6.7 Diffusion de neutrinos
  • 6.8 Désintégration faible des quarks
  • 6.9 Oscillations particule-antiparticule et violation de CP
  • 6.10 Oscillations de neutrinos
  • 6.11 Le mécanisme de Higgs
  • 6.12 Le boson de Higgs
  • 6.13 La découverte du Higgs
  • Quiz sommatif module 6

    Semaine 7 : Matière et énergie sombre

  • 7.1 Le Big Bang et ses conséquences
  • 7.2 Matière sombre
  • 7.3 Energie sombre
  • 7.4 Que ce cache-t-il derrière la matière et l’énergie sombre ?
  • Quiz sommatif module 7

  Déroulement

Le cours consiste en une série de 7 sessions, comprenant chacune un certain nombre de brèves présentations vidéo (8 à 15 minutes). Chaque session s’accompagne d’un questionnaire d’évaluation. Suivant le premier module qui introduit notre sujet, les modules 2 (Physique nucléaire) et 3 (Accélérateurs et détecteurs) dépendent peu du reste du cours et peuvent être étudiés séparément. Les modules 4 à 7 approfondissent les notions de la matière et des forces élémentaires.

  Intervenants

Martin Pohl

Professeur au Département de physique nucléaire et corpusculaire – Université de Genève

Mercedes Paniccia

Collaboratrice Scientifique – Département de Physique Nucléaire et Corpusculaire –Université de Genève


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