Programme d'Approfondissement "Physique"
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Programme d'Approfondissement "Physique"
Des particules aux étoiles : interactions
fondamentales et constituants élémentaires
Photons et atomes : lasers, optique, plasmas
De l’atome au matériau : matière condensée,
matière molle, matériaux fonctionnels
Responsables
X 2015 P1 : Michel Gonin, P2 : Philippe Grangier
Programme d'Approfondissement "Physique"
Objectifs du programme :
• découvrir la diversité et l’étendue des phénomènes physiques,
et mieux appréhender l’univers qui nous entoure.
Réseaux d'atomes ultra- La nébuleuse
froids superfluides : une d'Orion :
nouvelle matière condensée une pépinière
d'étoiles
• approfondir ses connaissances théoriques ou expérimentales sur
certains sujets d'actualité, qui rejoignent les défis scientifiques ou
technologiques qui se posent au monde d aujourd hui.
le réseau
le GPS mondial de
fibres optiques
et Internet
Programme d'Approfondissement "Physique" 14 septembre 2015 : première détec4on directe d ondes gravita4onnelles ! Abbott et al., LIGO-VIRGO collaboration, Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016)
Programme d'Approfondissement "Physique"
Le programme a une vocation généraliste, et ouvre la voie vers des
activités très variées :
(1) celles où la physique est centrale, souvent reliées à la recherche et
au développement en milieu académique (physique de l’infiniment petit
et de l’infiniment grand...) ou industriel (électronique, informatique,
optique, opto-électronique…)
Opto-
électronique:
LED bleue
Nobel 2014
Manipulation
d'atomes Spintronique :
individuels Miniaturisation
Projet Darwin disques durs,
6 téléscopes Ø 1.5 m Nobel 2007
Recherche d’exoplanètes
Programme d'Approfondissement "Physique"
Le programme a une vocation généraliste, et ouvre la voie vers des
activités très variées :
(2) les activités pluridisciplinaires où la physique est utilisée en
conjonction avec d’autres domaines (chimie, biologie, économie) par
exemple l’énergétique, la climatologie, les sciences du vivant...
Imagerie médicale
Energie et radioactivité Climatologie
Programme d'Approfondissement "Physique" Le programme a une vocation généraliste, et ouvre la voie vers des activités très variées : (3) les activités où la physique n'apparait pas en tant que telle, mais où le savoir-faire du physicien est extrêmement utile et recherché : capacité à construire des modèles, à les confronter à la réalité pour faire des prédictions nouvelles (finances, « consulting »…). « Explosion de la bulle internet" en 2000-2003... et krach en 2008-2009
Programme d'Approfondissement "Physique"
Saclay Palaiseau
Orsay
Environnement
exceptionnel
pour la physique
Programme d'Approfondissement "Physique"
Trois parcours thématiques
PT1 Des particules aux étoiles : interactions
fondamentales et constituants élémentaires
PT2 Photons et atomes : lasers, optique, plasmas
PT3 De l atome au matériau : matière condensée,
matière molle, matériaux fonctionnels
Un parcours international
Physique des Hautes Energies (PHE)
Programme d'Approfondissement "Physique"
Règles
- Pour chacune des périodes P1 ou P2, il faut choisir au moins trois Cours,
un Enseignement d Approfondissement (EA), OU un Projet de 3ème année.
- L un des trois cours peut être choisi en dehors du PA de Physique.
- L EA peut être choisi librement parmi les thématiques proposées par le
programme de Physique : les thématiques ne sont pas contraignantes !
Exemple « interdisciplinaire » : EA de Physique Numérique
- D'autres programmes sont co-organisés par le Département de Physique
en partenariat avec d autres départements (Biologie, Chimie,
Mécanique), en particulier :
Energies du XXI siècle,
Innovation technologique,
Electrical Engineering,
Sciences pour les Défis de l'Environnement
Programme d'Approfondissement "Physique"
Le projet de 3ème année
- Le Projet de Recherche en Laboratoire (PHY511) :
une demi-journée par semaine immergé dans une
équipe de recherche à l Ecole Polytechnique ou dans
l Université Paris Saclay. Les sujets seront mis en
ligne dans les prochaines semaines, pour vous
permettre d aller visiter dès que possible les équipes
d accueil. Un ou deux élèves par projet.
- Le projet d approfondissement (PHY512), souvent à l initiative
de l élève (sujet à valider par les responsables du PA si hors
département de physique)
Attention aux délais ! Tout doit être finalisé en septembre
Contacts : guilhem.gallot@polytechnique.edu
sebastien.corde@polytechnique.eduProgramme d'Approfondissement "Physique"
• Prérequis : Cours de physique PHY 430 MQ et PHY 433 Phy Stat 1
(+ PHY 431 Relativité pour quelques cours)
• Lien avec le système des "masters" (standard international actuel) :
Le programme de Physique valide une année 1 de master (M1), consulter
les enseignants en fonction de vos voeux de M2.
• Parcours mixtes (changement de Programme entre périodes P1 et P2) :
c'est possible, mais il faut justifier son choix (règles établies par l’Ecole,
cf. exposé de la Direction des Etudes).
• "Message" : Le but n'est pas l'hyperspécialisation (ni la dispersion),
mais l'incitation à réfléchir à un projet cohérent de formation, en
exploitant les ressources exceptionnelles offertes par cette Ecole.Programme d'Approfondissement "Physique"
Et la physique en quatrième année ?
Concepts fondamentaux de la physique (ICFP)
Lasers, Optique, Matière
Master M2 High-Energy Physics
UPSay Nanosciences
ou X-Université Physique des plasmas et de la fusion
Sciences des Matériaux et Nano-objets
Dispositifs Quantiques
Ponts, Telecom, ENSTA, Mines, ESPCI, Supelec,
Corps, Ecoles Chimie Paris, Institut d optique graduate school,
d application ISAE-Supaéro, …
Masters en Physics, Material sciences, Electrical engineering,
France Earth sciences, Nuclear engineering, etc.
et à l étranger
Plus d’informations : “amphi de rentrée” du PA en septembreProgramme d'Approfondissement "Physique"
Corps
Masters
Ecoles
Internat
ional
Ensemble de la promotionProgramme d'Approfondissement "Physique" Premier emploi après une 4A en Ecole de spécialisation Premier emploi après une 4A à l'international Premier emploi après une 4A en Master en France
Programme d'Approfondissement "Physique"
• Toutes ces informations (fiches et présentations) sont
disponibles sur le site du département de Physique.
Contacts : les responsables du Programme
Michel Gonin Philippe Grangier
mgonin@in2p3.fr philippe.grangier@institutoptique.fr
et les responsables des thématiques et masters.Programme d'Approfondissement "Physique"
PT1 Des particules aux étoiles : interactions
fondamentales et constituants élémentaires
Christoph Kopper, Cédric Lorcé
* présenté par Marios Petropoulos
PHE Physique des Hautes Energies
Stéphane Munier, Pascal Paganini
* présenté par Pascal Paganini
PT2 Photons et atomes : lasers, optique, plasmas
François Hache, Patrick Mora, Fabien Bretenaker
* présenté par Fabien Bretenaker
PT3 De l atome au matériau : matière condensée,
matière molle, matériaux fonctionnels
Thierry Gacoin, Michel Ferrero
* présenté par Thierry GacoinDes particules aux étoiles
Ch. Kopper et C. Lorcé
Requis : PHY430, 431et 433
Ière période
‣ 3 cours
• COURS PHY553 Astrophysique stellaire
• COURS PHY554 Physique des particules élémentaires
• Propositions de 3ème cours :
• PHY551A Quantum optics 1: lasers
• PHY552A Quantum physics of electrons in solids
‣ 1 enseignement d’approfondissement
• EA PHY571 Physique numérique
• EA PHY574 Thématique astrophysique/cosmologie
• EA PHY575 Groupes de symétrie en physique des hautes énergies
• Projet de recherche en laboratoire
‣ Enseignement supplémentaire : cours / projet de recherche en laboratoire2ème période
‣ 3 cours
• COURS PHY561 Champs relativistes et leur quantification
• COURS PHY568 Relativité générale
• Proposition de 3ème cours :
PHY562 Quantum optics 1I: photons
‣ 1 enseignement d’approfondissement
• EA PHY583 Trous noirs, étoiles à neutrons et phénomènes associés
• EA PHY584 Aspects expérimentaux de la physique subatomique et de l’astrophysique
• EA MAT568 Relativité générale
• Projet de recherche en laboratoire
‣ Enseignement supplémentaire : cours / projet de recherche en laboratoire
‣ Stage de recherche
• PHY591 Champs, particules matière
• PHY592 Astrophysique et cosmologie
Certains projets de laboratoire peuvent s’étendre sur les deux périodesPHY 553
Astrophysique stellaire
R. Lehoucq & F. Daigne
Thèmes du
cours :
• formation d’étoile
• physique stellaire
• naines blanches
• étoiles à neutrons
• trous noirs
• supernovæ
• origine de la
matière
Particularités du
cours :
• beaucoup de physique !
physique nucléaire
physique statistique
relativité
hydrodynamique
gravitation
• large gamme de
phénomènesPHY 561
Champs relativistes et leur quantification
Christoph Kopper et Cédric Lorcé
Phénomènes physiques quantiques et relativistes
Les équations de Klein-Gordon et de Dirac
Champs classiques et leur quantification
Energie du vide / Effet Casimir
Un regard sur le modèle standard :
interactions faibles et le boson de Higgs
Désintégration des bosons W et ZPHY 568 : Relativité Générale!
C. Deffayet et P.M. Petropoulos
Théorie relativiste de la gravitation
• Objectifs : mouvement des corps d’épreuve et équations du champ de
gravitation !
• Contenu :!
- Aspects mathématiques : géométrie riemannienne et outils!
- Aspects physiques : !
‣ limite newtonienne, champ central, trous noirs, cosmologie relativiste,
ondes gravitationnelles!
‣ tests de la RG : avance de périhélie de Mercure, déviation des rayons
lumineux, retard des rayons lumineux, rougissement gravitationnel
Combinaison possible avec le cours homologue en
mathématiques (J. Szeftel)Master Physique des Hautes Énergies
Une formation poussée en physique fondamentale appliquée à la
physique des particules et l’astrophysique/cosmologie
Cursus École Polytechnique ETH Zurich
optimisé sur 2 UPSaclay
années:
M1+M2 M1 M1
M2 Double diplôme
M2
diplôme français
Thèse de doctorat en physique expérimentale (expériences
sur collisionneurs, CERN etc) ou physique théorique
PA de physique 13/04/2017 1Master Physique des Hautes Énergies
M1: Le programme des cours: https://portail.polytechnique.edu/hep/fr
* *
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* *commun avec le PA des particules aux étoiles
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PA de physique 13/04/2017 2Master Physique des Hautes Énergies
M2: Le programme des cours: https://portail.polytechnique.edu/hep/fr
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* *obligatoire, *au choix
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PA de physique 13/04/2017 3Master Physique des Hautes Énergies
Les sujets de recherche de nos étudiants
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*théorie
* *expérimental *
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PA de physique 13/04/2017 * 4Master Physique des Hautes Énergies PA de physique 13/04/2017 5
Master Physique des Hautes Énergies
Conclusions:
• Un master orienté recherche
• Conçu sur 2 ans
• Très sélectif (vous devez être admis par nous et l’ETH)
• Si vous êtes admis en M1, les portes de l’ETH vous
sont ouvertes pour votre M2 (9ème au classement
Times Higher Education)
• Cours en M1 principalement ceux du PA particules au
étoiles avec une spécialisation au dernier trimestre
pour mise à niveau ETH
PA de physique 13/04/2017 6Photons et Atomes :
Laser, Optique, Plasmas
Cours Période 1 :
- PHY551A : Quantum optics : Lasers
- PHY552A: Quantum physics
of electrons in solids
- PHY553 : Astrophysique stellaireCours supplémentaire proposé (*):
PHY551B : Atomic and molecular physics
(*) : ce cours peut être choisi comme cours obligatoire par les étudiants MasterPhotons et Atomes :
Laser, Optique, Plasmas
Cours Période 2 :
: Conduction quantique et physique
- PHY560B
mésoscopique
- PHY562 : Optique quantique 2 : photons
- PHY564C : Optoelectronique
- PHY569A : Fusion thermonucléaireEA (1ère période)
PHY571 : Physique numérique
Algorithmes physique statistique, quantique, …
PHY572 : Lasers, Optique, Plasmas
Propagation Lasers Interférométries
spatiale spectrale
Expériences et simulations Construction d’un HeNe Caractérisation et
numériques ( MATLAB) Caractérisation d’une diode Façonnage d’impulsions fs
Plasmas créés par laser
La pratique… (installation LULI)
Le principe….
Cible
LaserEA (2ème période) PHY588 : Optique non linéaire
et applications
Spectroscopie bidimensionnelle
Energy
7 65
6
54
43
32
21
Génération de seconde harmonique 1
0
Optoélectronique
Métrologie des fréquencesStages de recherche : PHY594
LASERS, OPTIQUE QUANTIQUE, PLASMAS
Stages dans des laboratoires de recherche, du très fondamental
(optique quantique, …) au très appliqué (diode laser à cascade quantique, …)
en passant par des domaines très variés (plasmas, interface physique-biologie, …)
Imagerie mul$photonique d'un embryon de Drosophile (LOB – X)PA de Physique :
De l’atome au matériau :
Matière condensée, Matière Molle, Matériaux fonctionnels
Thierry.Gacoin@polytechnique.edu (LPMC)
Michel.Ferrero@polytechnique.edu (CPHT)
Comprendre les propriétés physiques fondamentales des matériaux;
Les relier à l'organisation de ces matériaux à l'échelle atomique;
Optimiser et exploiter ces propriétés pour faire des dispositifs,
en perspective d’applications industrielles innovantesExemple : ITO, un métal transparent !
ITO = Oxyde d’étain et d’indium
états quantiques des
électrons dans le solide
dépôt en couches minces par
pulvérisation plasma
applications : électrodes transparentes
écrans plats, phototovoltaïque
marché : + 15 milliards d'€Nitrure de Gallium
GaN
+De nouveaux systèmes, une nouvelle physique,
de nouvelles applications en perspectives!
Nanotubes de carbone
Nanofils
Nanoparticules : « boites quantiques »
Objets biologiquesQuelques autres systèmes rencontrés sur le parcours…
Moteurs biomoléculaires, ADN
Les nouveaux oxydes supraconducteurs
Couches superhydrophobes
Multicouches magnétiques pour l’électronique de spin et surfaces mollesLe programme!
https://programmes.polytechnique.fr/programme.php?id=994
Période 1
Cours
EA
Période 2
Cours
EA
PA de Physique : "De l'atome au matériau…"Stage de recherche
- Laboratoires académiques en France ou à l'étranger
- CalTech, Cornell, Northwestern, Cambridge
- EPFL Lausanne, Hahn-Meitner Institut (Berlin)
- Saint-Gobain University Network
USA (Harvard, MIT, UCSB), Japon (Tsukuba),
Russie (Moscou), Inde (Madras), Brésil
- Laboratoires de R&D industriels
- Saint-Gobain (France, USA, Chine, Inde )
- autres industriels : Thalès, EdF, Essilor, Michelin
PA de Physique : "De l'atome au matériau…"4ème année
Corps de l’Etat
Ecoles : Mines ParisTech, ENSPM, Telecom Paristech, ENSTA,
INSTN…
M2 recherche en France :
Concepts Fondamentaux de la Physique (Condensed Matter
Physics, Macroscopic Physics and Complexity, Quantum
Physics, Theoretical Physics)
Dispositifs Quantiques
Sciences des Matériaux et Nano-Objets
NanoSciences : Nanophysique
Physique et Systèmes Biologiques
MSc A l’étrangers : Physics, Materials Sciences, Solid State Physics,
Biophysics …
PA de Physique : "De l'atome au matériau…"PA de Physique :
De l’atome au matériau :
Matière condensée, Matière Molle, Matériaux fonctionnels
Thierry.Gacoin@polytechnique.edu (LPMC)
Michel.Ferrero@polytechnique.edu (CPHT)
Comprendre les propriétés physiques fondamentales des matériaux;
Les relier à l'organisation de ces matériaux à l'échelle atomique;
Optimiser et exploiter ces propriétés pour faire des dispositifs,
en perspective d’applications industrielles innovantesVous pouvez aussi lire
