PHY432 Amphi 1 - Ecole polytechnique
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Amphi 0 de Physique Présentation de la physique à l’X (Manuel Joffre) Physique des hautes énergies et boson de Higgs (Pascal Paganini) Pourquoi faire de la physique à l’Ecole polytechnique ? Pourquoi faire de la physique ? 1. Pour découvrir une formidable aventure intellectuelle, qui débute au tournant du XXème siècle E = mc2 Einstein (1905) : relativité restreinte Einstein (1915) : relativité générale Max Planck (1900) : corps noir Einstein (1905) : notion de photon Louis de Broglie (1923) Ludwig Boltzmann (1875) Max Planck (1900) Relativité E = hº h ¸= p S = k ln W Physique quantique Physique statistique Pourquoi faire de la physique ? 2. Parce que l’aventure se poursuit au XXIème siècle 09/10/2012 : Prix Nobel de physique décerné à Serge Haroche & David Wineland "for ground-breaking experimental methods that enable measuring and manipulation of individual quantum systems" http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/ http://www.physique.polytechnique.edu/accueil/seminaire-du-departement/ 08/10/2013 : Prix Nobel de physique décerné à François Englert & Peter Higgs Voir présentation de Pascal Paganini Laboratoire Leprince-Ringuet http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2013/ Pourquoi faire de la physique ? 2. Parce que l’aventure se poursuit au XXIème siècle 21/03/2013 : Publication des résultats de la mission Planck (ESA) 17/03/2014 : Détection du mode B de polarisation du fond diffus cosmologique BICEP 2 Nature 507, 281 (2014) Pourquoi faire de la physique ? 3. En raison de son importance technologique considérable Internet et le réseau mondial de fibres optiques Transparence extraordinaire des fibres optiques Longueur permettant de transmettre 1% : de 20 m en 1965, avant Charles Kao (Nobel 2009) à 100 km aujourd’hui. Amplification optique dans les fibres dopées Erbium Maîtrise de la dispersion et des non-linéarités optiques Pourquoi faire de la physique ? 3. En raison de son importance technologique considérable Navigation par satellite Mesure de distance = mesure de temps Horloges atomiques utilisant la transition hyperfine de l’hydrogène ou du rubidium 1s Prise en compte de l’effet de dilatation du temps lié à la vitesse du satellite (relativité restreinte) et au champ de gravitation (relativité générale). www.orolia.com Pourquoi faire de la physique ? 4. En raison de sa portée interdisciplinaire, aux interfaces avec la chimie, la biologie, la mécanique, la médecine, … En fournissant de nouvelles technologies d’analyse et de contrôle : microscopie, résonance magnétique nucléaire, pinces optiques, etc. http://www.ifr49.org/ En fournissant des approches théoriques applicables aux autres disciplines : chimie quantique, dynamique moléculaire, biophysique, etc. Comment faire de la physique à l’Ecole polytechnique ? Le campus de l’Ecole polytechnique LOA ENSTA Vous êtes ici 21 laboratoires dont 9 en physique Thalès IOGS Les laboratoires de physique de l’Ecole polytechnique 800 personnes dont : 320 enseignants/chercheurs, chercheurs et post-docs 155 doctorants 235 ingénieurs, techniciens et administratifs 90 stagiaires et visiteurs Laboratoire d'optique appliquée (LOA) Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers intenses (LULI) Laboratoire d'optique et biosciences (LOB)* Laboratoire de physique des plasmas (LPP) Centre de physique théorique (CPhT) Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR) Lasers et plasmas Physique fondamentale Laboratoire de physique des interfaces et des couches minces (PICM) Laboratoire de physique de la matière condensée (PMC)** Laboratoire des solides irradiés (LSI) (*) également au département de biologie (**) également au département de chimie Matière condensée Lasers femtosecondes (ou attosecondes) 1 fs = 10-15 s Puissance = P ¼ 1 kW Energie Durée P ¼ 1 GW Optique non-linéaire P ¼ 10 PW Imagerie multiphotonique Emission ciliaire P. Mahou et al. Nat. Meth. 9, 815 (2012) LOB – Institut de la Vision Y. Liu et al. Phys. Rev. Lett. (2013) LULI – LOA – LLR – CPhT IOGS – CEA … LOA Projet Apollon (2015) Plasmas et applications LPP CPhT LULI LOA CPhT Fusion magnétique projet ITER BepiColombo Plasmas créés par laser pour la fusion inertielle PICM LPP ESA-JAXA 2016 Magnétosphère de Mercure Dépôt de couches minces pour dispositifs photovoltaïques Matière condensée et matériaux PMC Nanoparticules luminescentes LSI PMC PICM CPhT LSI Calculs de structures électroniques LSI CEA BIOC DCPH Centre Interdisciplinaire de Microscopie Electronique Accélérateur d’électrons Sirius Physique des hautes énergies Pascal Paganini Laboratoire Leprince-Ringuet L’enseignement de physique Année 1 Années 1 & 2 Année 2 Relativité et principes variationnels PHY431 Mécanique Quantique PHY311 Physique quantique Avancée PHY430 Physique statistique 1 PHY433 Physique statistique 2 PHY434 Electromagnétisme PHY432 MODAL de physique (PHY 471) et d’électronique (PHY472) PHY311 : Mécanique quantique Année 1 Philippe Grangier & Manuel Joffre Abandon de la notion de trajectoire Mécanique ondulatoire Problèmes à une dimension (puits quantiques, oscillateur harmonique) Intrication quantique (application à la cryptographie quantique) Un nouvel objet sans équivalent classique : le spin Don Eigler, IBM Almaden Research Center http://www.sequrenet.com/ Imagerie par résonance magnétique nucléaire PHY430 : Physique quantique avancée Année 2 Manuel Joffre Traitement de problèmes en trois dimensions spatiales Particules identiques en physique quantique : bosons et fermions Structure électronique des atomes Processus dépendant du temps Un état propre de l’hydrogène Bosons Fermions Paquet d’ondes dans l’hydrogène Physique statistique Année 2 Etude du comportement macroscopique d’un système constitué d’un très grand nombre de constituants microscopiques Portée universelle, de la matière condensée à la biophysique Physique statistique 1 PHY433 Physique statistique 2 PHY434 Jean-Philippe Bouchaud & Gilles Montambaux Silke Biermann & Rémi Monasson Mise en place des concepts et des outils requis pour comprendre les propriétés macroscopiques Exploration des effets collectifs, comme par exemple les transitions de phase. Physique statistique 1 (PHY433) Année 2 Comprendre l’origine microscopique de notions macroscopiques connues Température, chaleur, entropie, … Interprétation microscopique des principes de la thermodynamique Physique statistique + physique quantique : physique statistique quantique Compréhension du monde physique et technologique Rayonnement Métaux Isolants Semiconducteurs Fermions Naines blanches Etoiles à neutrons Bosons Atomes froids Condensats de Bose-Einstein Physique statistique 2 (PHY434) Année 2 Phénomènes collectifs (transition de phase) : comment un comportement « brutal » peut apparaître dans un système macroscopique. 2007 Albert Fert & Peter Grünberg Magnétorésistance géante Supraconductivité Notion d’émergence. « More is different » (P. W. Anderson) Aspects dynamiques, phénomènes hors d’équilibre Ouverture vers la théorie de l’information Comment mesurer et optimiser la quantité d’information dans un message Année 2 PHY431 Relativité et principes variationnels Christoph Kopper & Roland Lehoucq Relativité restreinte Equivalence masse énergie Fission et fusion nucléaire De l’infiniment petit à l’infiniment grand Année 2 PHY431 Relativité et principes variationnels Christoph Kopper & Roland Lehoucq « La nature agit toujours par les voies les plus courtes » (Pierre de Fermat) Mirage inférieur Se généralise à toute la physique : mécanique, électromagnétisme, relativité générale, physique quantique ESA/NASA/Hubble PHY432 : Electromagnétisme Fabien Bretenaker & Jean-Marcel Rax Année 2 Milieux conducteurs diélectriques magnétiques Structures capacitives inductives radiatives Lignes RF Guides µOndes Fibres optiques Antennes Champs proches Métamatériaux Accélérateurs PHY432 : Electromagnétisme Année 2 Milieux conducteurs diélectriques magnétiques Fabien Bretenaker & Jean-Marcel Rax Structures capacitives inductives radiatives Lasers © IOGS Optique non-linéaire Radiofréquences Matériaux artificiels nanomatériaux Lignes RF Guides µOndes Fibres optiques Antennes Champs proches Métamatériaux Accélérateurs PHY471 MODAL de physique Année 2 Serena Bastiani, Guilhem Gallot & Mathias Kobylko Nanoparticule d’Ag observée au microscope électronique Goutes rebondissantes Doublage de fréquence PHY472 MODAL d’électronique Année 2 Razvigor Ossikovski & Jean-Charles Vanel Circuit logique programmable (FPGA) Robotique Image et vision Circuits intégrés Spécifiques (ASIC) Cardio-fréquencemètre optique Projet scientifique collectif (PSC) Réalisation Spectre Conception l [nm] 500 750 1000 Mesure Mise en œuvre Construction d’un interféromètre P. Desjardins, A. Dumoulin, C. Gasnier, B. Grena, A. Hudavert (X08) Laboratoire d’Optique et Biosciences Année 2 Tournoi international de physique Année 2 Départements de physique et de mécanique Tom Beucler, Ti-Kai Chang, Jianqiao Li, Matthieu Licciardi, Tanguy Marchand, Juan Redondo-Hernan, Raouaa El-Mousadik (X11) & Daniel Suchet (X08) Unipolar motor can be easily made at home. What is its maximal speed of rotation? What maximal energy conversion efficiency can be achieved, what factors does it depend upon? http://ipt.epfl.ch/ Tournoi international de physique Année 2 Départements de physique et de mécanique Hubert Buiatti, Nicolas Brosse, Philip Cherian, Volodymyr Karpiv, Arthur Morlot, Laetitia Poccard Chapuis, Theau Peronnin (X12) & Daniel Suchet (X08) http://ipt.epfl.ch/ A suivre pour 2014-2015 … Années 3 & 4 Année 3 Le département de physique contribue aux programmes d’approfondissement de: - Physique - Electrical engineering - Energies du 21ème siècle - Sciences pour les défis de l’environnement - Innovation technologique Stage de recherche Année 4 Large choix de formations liées à la physique en 4ème année, du plus fondamental au plus appliqué. En résumé La physique à l’X, outre de nombreux cours passionnants, c’est aussi une démarche active : MODAL PSC Tournoi international de physique Projet de recherche en laboratoire Stage de recherche Des labos Le séminaire du département de physique Des binets scientifiques : Centre Spatial Etudiant, Boson de HixX, etc. http://www.physique.polytechnique.fr/
