Les infos clés
En résumé
Ce cours 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 : - Quels sont les concepts de la physique des particules et comment sont-ils implémentés? - Quelles sont les propriétés du noyau atomique et comment peut on les utiliser? - Comment accélérer et détecter des particules et mesurer leurs propriétés? - Qu’est-ce qu’on apprend à partir des réactions de particules à haute énergie et leurs désintégrations? - Comment fonctionnent les interactions électromagnétiques et comment peut-on les mettre à contribution? - Comment fonctionnent les interactions fortes et pourquoi sont-elles difficiles à comprendre? - Comment fonctionnent les interactions faibles et pourquoi sont-elles spéciales? - Quelle est la masse des objets au niveau subatomique, et comment y intervient le Higgs? - Que peut-on apprendre de la physique des particules concernant l’astrophysique et l’Univers tout entier? Le cours est structuré en sept modules. 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.
Le programme
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
- Quiz: Quiz sommatif module 1
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
- Quiz: Quiz sommatif module 2
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
- Quiz: Quiz sommatif module 3
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
- Quiz: Quiz sommatif module 4
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
- Quiz: Quiz sommatif module 5
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
- Quiz: Quiz sommatif module 6
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
- Quiz: Quiz sommatif module 7
Les intervenants
Martin Pohl
Professeur ordinaire
Département de physique nucléaire et corpusculaire
Mercedes Paniccia
Collaboratrice scientifique
Département de Physique Nucléaire et Corpusculaire
Le concepteur
L’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) est une institution universitaire de renommée internationale, spécialisée dans le domaine de la science et de la technologie, située à Lausanne, bien que sur le territoire communal d'Écublens, en Suisse et fondée en 1853, sous le nom d’École spéciale de Lausanne.
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