master cosmos champs et particules, montpellier

MASTER COSMOS CHAMPS ET PARTICULES, MONTPELLIER Le Master Cosmos Champs et Particules est l’un des 5 parcours du Master de Physique et Ingénierie de l’Université de Montpellier 2. C’est le seul parcours exclusivement recherche. Il se situe à l'intersection de l'astrophysique, de la cosmologie et de la physique des particules, communément appelée «astroparticules». Les sursauts gamma, l'origine des rayons cosmiques, l'expansion accélérée de l'Univers, les anisotropies du fond diffus cosmologique, la matière noire et l'énergie sombre, la supersymétrie sont autant de sujets de ce programme de recherche international en plein essor. Cette nouvelle physique est génératrice d'un flux important de sujets de thèse originaux et de recrutements de chercheurs et enseignants-­‐chercheurs au niveau mondial. Le parcours offre une formation théorique exhaustive et une initiation aux aspects expérimentaux, qui s'appuient sur les programmes de recherche de deux UMR de l'Université Montpellier 2, le Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM, IN2P3/INSU) et le Laboratoire Charles Coulomb (L2C, INP). L'originalité de cette offre est d'approfondir, sur l'ensemble de l'année, les bases de l'astrophysique, de la cosmologie et de la physique des particules nécessaires pour affronter ce champ de recherche complexe. Les modules mutualisés avec d’autres parcours sont indiqués en bleu Semestre 1 Atomes, Molécules et Rayonnement (5 ECTS) Physique de la Matière Condensée 1 (5 ECTS) Physique Expérimentale (5ECTS) Modélisation et Simulation (5 ECTS) Dynamique des fluides (5 ECTS) Cosmologie (5 ECTS) Semestre 2 Physique statistique (5 ECTS) Astrophysique (5 ECTS) Physique des hautes énergies (5 ECTS) Physique quantique avancée (5 ECTS) Astrophysique Observationnelle 1 (2,5 ECTS) Stage (7,5 ECTS) Semestre 3 Astrophysique (10 ECTS) Cosmologie (10 ECTS) Champ et particules (10 ECTS) Semestre 4 Physique des particules et Techniques expérimentales (8 ECTS) Astrophysique Observationnelle 2 (2 ECTS) Stage (20 ECTS) Atomes, Molécules et Rayonnement : Propriétés électroniques des atomes et des molécules. Interaction lumière-­‐matière atomique. Cet enseignement fait partie du fondement de la physique moderne. Il est obligatoire au parcours à vocation recherche. Il fournit par ailleurs l'enseignement nécessaire à la compréhension des spectroscopies et des dispositifs optiques modernes. A ce titre il est intégré dans les parcours Pro et pluridisciplinaires. Physique de la Matière Condensée 1 : Etude de structure, de la dynamique et des propriétés thermodynamiques de la matière condensée cristalline. Physique Expérimentale : Ce module a pour but de permettre aux étudiants de confronter la réalité expérimentale à leurs connaissances théoriques. Le panel des expériences proposées couvre les domaines de la physique enseignée dans les parcours de Physique de l'Université Montpellier 2. Modélisation et Simulation : Introduction à l’étude des problèmes de physique sur ordinateur. Systèmes d'exploitation, langages, bibliothèques scientifiques. Erreurs et approximations numériques. Traitement des données expérimentales, techniques de visualisation. Mise en œuvre sur MATLAB d'exemples issus des enseignements de physique. Méthodes générales de résolution, intégration numérique, équations différentielles, transformation de Fourier, nombres aléatoires, Monte Carlo, algèbre linéaire, notions d'optimisation. Applications aux problèmes de physique moderne. Dynamique des fluides : Ce cours est centré sur les thèmes de la mécanique de fluides utiles aux futurs chercheurs en astrophysique. Théorie de chocs. Repères tournants et la dynamique des atmosphères planétaires. Expansion de Chandrasekhar-­‐Milne. Instabilité de Jeans. Fragmentation. Instabilité de Kelvin-­‐Helmholtz. Instabilité de Rayleigh-­‐Taylor. Introduction à la Magnétohydrodynamique. Ondes de Alfvén. Cosmologie : Fondements théoriques de la cosmologie moderne (relativité générale, modèles d'univers de Friedmann-­‐
Lemaître). Tests observationnels qui conduisent aux contraintes des paramètres cosmologiques du modèle ΛCDM (distances diamètre apparent, distances luminosité, rayonnement de fond). Bases des modèles d'inflation et de quintessence. Physique statistique : Ensemble grand-­‐canonique. Statistiques quantiques. Fluides quantiques : condensation Bose-­‐Einstein, rayonnement thermique, théorie de Sommerfeld. Transition de phases : paramètre d'ordre, ordre de la transition, théorie de champ moyen. Percolation. Croissance de surfaces. Astrophysique : Astrophysique stellaire. Physique des intérieurs stellaires. Evolution stellaire. Astrophysique nucléaire. Nucléosynthèse primordiale. Physique des hautes énergies : Particules et interactions : classification selon le spin, selon les interactions, types d’interactions, nombres quantiques. Symétries et quarks : groupes et algèbres de Lie, modèle des quarks. Le champ scalaire (spin 0), électrodynamique scalaire. Instrumentation : accélérateurs de particules, caractéristiques générales des détecteurs. Introduction a la physique des astroparticules : accélérateurs cosmiques, rayons gamma. Physique quantique avancée : Oscillateur harmonique version opérateur (à la Dirac). Etats cohérents. Quantification du champ électromagnétique monomode. Effet Casimir. Mécanique quantique supersymétrique. Moments angulaires et cinétiques. Addition de moments. Coefficients de Clebch-­‐Gordan. Schémas de Schrödinger, de Heisenberg et de Dirac. Propagateur et développement de Dyson. Intégrale de chemin. Effet Aharonov-­‐Bohm. Perturbations stationnaires: méthode variationelle; méthode de Rayleigh-­‐Schrödinger, cas non dégénéré et cas dégénéré. Perturbations dépendantes du temps. Oscillation à deux niveaux et formules de Rabbi. Golden rule de Fermi. Taux de désintégration et largeur. Systèmes de particules identiques. Principe d'exclusion de Pauli: fermions et bosons. Systèmes de 2 et de 3 particules. Déterminant de Slater. Stage : Stage de 5 semaines en laboratoire. Astrophysique : Ce module a pour objectif d'enseigner les méthodes utilisées en astrophysique, et indispensables pour comprendre la structure et l'évolution des astres à toutes les échelles (étoiles, nuages interstellaires, galaxies). Mots-­‐clés : transfert radiatif -­‐ physique stellaire -­‐physico-­‐chimie interstellaire Cosmologie : Le but est d’introduire quelques thèmes de recherche majeurs en cosmologie : Expansion accélérée de l’univers et introduction aux différents modèles d’Energie Noire et aux contraintes observationnelles sur ceux-­‐ci ; Fluctuations primordiales générées dans les modèles inflationnaires et signatures observationnelles de ces perturbations : anisotropies du Fond Diffus Cosmologique (CMB), fond stochastique d’ondes gravitationnelles, spectre (invariant d’échelle) de fluctuations de la densité d’énergie et formation des galaxies ; Matière noire supersymétrique et calcul de la densité relique de neutralinos dans des extensions supersymétriques du modèle standard ; Instabilité gravitationnelle et détails de la formation des grandes structures et des objets compacts. Champ et particules : Intégrales de chemin, quantification de systèmes à un nombre infini de degrés de liberté. Champs scalaires : théorie en λφ4. Champs fermioniques : représentation spinorielle du groupe de Lorentz, spineurs de Dirac, de Weyl, de Majorana. Modèle de Yukawa. Introduction aux théories de jauge. Modèle standard. Physique des particules et Techniques expérimentales : Interaction rayonnement-­‐matière. Caractéristiques générales des détecteurs et chaînes de mesures utilisés en physique des hautes énergies. Introduction au traitement statistique des données. Violation de CP : études expérimentales. Travaux pratiques : mesures de rayons cosmiques. Astrophysique Observationnelle 2 : Initiation à la recherche en astrophysique. Projets basés sur des observations photométriques et spectroscopiques menées sur des télescopes professionnels de la classe 1m50. Un séjour de 4 nuits à l'observatoire de Haute-­‐Provence, puis réduction et exploitation des données, donnent lieu à l'écriture d'un rapport écrit. Exemples: Température et densité électronique d'une région H II; distance, âge, métallicité d'un amas globulaire. Stage : Stage de 3 mois en laboratoire.