UE 2-4 : Relativité, Physique nucléaire, Physique des particules

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3 ECTS. Equivalent horaire 30h. Mutualisation avec le parcours SPaCE. Version anglaise disponible dès l’année universitaire 2015-2016

 Motivations :

   Le but de cette UE est de donner une introduction à la physique subatomique et à la physique des hautes énergies. Ceci nécessite au préalable une mise à niveau des connaissances nécessaires en relativité restreinte qui sont présentés de façon cohérente avec, tout d’abord, un minimum de formalisme.  Des compléments mathématiques (covariance, tenseurs) sont fournis en milieu de cours afin de permettre d’aborder la covariance des équations de l’électromagnétisme (en complément de l’UE d’optique/électromagnétisme de première période). Dans les Travaux Dirigés l’accent est mis sur les phénomènes de haute énergie (collisions, désintégrations).

   La physique subatomique est un vaste sujet qui sera scindé à deux parties : d’abord un « survol» concernant les particules élémentaires et leurs interactions, puis des éléments de physique nucléaire, où l’on abordera, entre autres, l’étude des réactions nucléaires (fission, fusion) dans une perspective astrophysique ou cosmologique.

 

 Programme : 

A- Relativité restreinte – Mécanique relativiste et électromagnétisme. 

  1. Principe de relativité chez Galilée et chez Einstein, Transformation de Lorentz, Espace de Minkowski, quadrivecteurs
  2. Cinématique et Dynamique relativiste
  3. Applications de la conservation de l’énergie et de l’impulsion : désintégrations, collisions relativistes
  4. Compléments mathématiques : tenseurs, métrique, groupe de Lorentz
  5. Électromagnétisme en formalisme covariant. Transformation des champs

 

 B- Physique subatomique. 

  1. Physique des particules : interactions fondamentales, constituants élémentaires de la matière, les grandes lois de conservation
  2. Physique du noyau atomique: Description des noyaux, aspects énergétiques
  3. Les Radioactivités alpha, beta, gamma. Rappels des lois de décroissance radioactive
  4. Description de quelques réactions nucléaires (fission, fusion), aspects astrophysiques et cosmologiques (nucléosynthèses)

 

 Références de livres acquis à la BU-SCD d’AMU :

Partie A.  

  • A. Rougé : Introduction à la relativité, (éd. École Polytechnique)
  • Semay et Silvestre Brac, Relativité restreinte (Dunod)
  • Gourgoulhon : Relativité restreinte (EDP Sciences)   
  • J.D. Jackson, Classical Electrodynamics (3rd edition, ed. Wiley).

Partie B.

  • A. Rougé : Introduction à la physique subatomique (éd. École Polytech)
  • Cl. Le Sech et Ch. Ngô : Physique Nucléaire, des quarks aux applications (éd. Dunod)
  • D. Griffiths: Introduction to elementary particles (ed. Wiley).