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Syllabus - What you will learn from this course

Week
1
3 hours to complete

Matière et forces, mesurer et compter

Pendant ce premier module on introduira notre sujet en faisant le tour des objets de la physique des particules, c’est à dire la matière, les forces et l’espace-temps. On discutera aussi comment on définit l’intensité d’une interaction entre particules, par le biais de la section efficace, qui est une notion centrale de la physique des particules. A la fin de ce module, on visitera les travaux pratiques nucléaires de l’UniGe pour voir l'expérience Rutherford....
13 videos (Total 106 min), 1 reading, 6 quizzes
13 videos
1.1 Matière11m
1.2 Forces11m
1.2a Unités naturelles3m
1.2b Relativité restreinte et quadrivecteurs4m
1.2c Particules virtuelles2m
1.3 Probabilité et section efficace17m
1.3a Atténuation d'un faisceau de photons2m
1.4 Expérience Rutherford11m
1.4a Section efficace Rutherford3m
1.4b Taux de comptage Rutherford2m
1.5 Diffusion quantique16m
1.6 Expérience Rutherford en pratique13m
1 reading
Présentation des instructeurs du cours10m
6 practice exercises
Matière10m
Forces6m
Probabilité et section efficace6m
Expérience de Rutherford8m
Diffusion quantique6m
Quiz sommatif module 110m
Week
2
4 hours to complete

Physique nucléaire

Pendant ce deuxième module on parle de la physique du noyau atomique et de ses applications. On visitera les travaux pratiques nucléaire de l’UniGe pour voir les expériences sur la radioactivité. A la fin du module, on visitera un réacteur expérimental à fusion et une centrale nucléaire....
15 videos (Total 165 min), 10 quizzes
15 videos
2.2 Taille et spin des noyaux12m
2.3 Modèles nucléaires14m
2.3a QCD et force nucléaire3m
2.4 Radioactivité alpha11m
2.4a Energie des particules alpha1m
2.5 Radioactivité beta et gamma11m
2.5a Loi de la désintégration3m
2.6 Radioactivité en pratique8m
2.7 Datation C14 et imagerie IRM9m
2.8 Fission nucléaire11m
2.9 Energie nucléaire9m
2.10 Fusion, soleil et lTER10m
2.11 Le Tokamak de l'EPFL24m
2.12 Centrale nucléaire de Beznau20m
10 practice exercises
La masse des noyaux8m
Taille et spin des noyaux6m
Modèles nucléaires6m
Radioactivité alpha6m
Radioactivité beta et gamma6m
Datation C14 et imagerie IRM4m
Fission nucléaire4m
Energie nucléaire4m
Fusion, soleil et ITER8m
Quiz sommatif module 212m
Week
3
3 hours to complete

Accélérateurs et détecteurs

Dans ce module, on va toucher les bases de la physique des accélérateurs et des méthodes de détection pour les particules. On passera en revue les principes de l'accélération et focalisation de particules chargées par les champs électromagnétiques. On verra comment ces principes sont appliqués dans les accélérateurs et anneau de stockage modernes. Vous serez introduit aux processus physiques qui permettent de détecter les différents types de particules et comment ils sont utilisé dans des détecteurs modernes. ...
13 videos (Total 123 min), 10 quizzes
13 videos
3.1a Frèquence cyclotronique2m
3.2 Accélération et focalisation8m
3.2a Le complexe des accélérateurs du CERN4m
3.3 Eléments du LHC14m
3.4 Particules lourdes dans la matière8m
3.5 Particules légères dans la matière6m
3.6 Photons dans la matière13m
3.7 Détecteurs d'ionisation à gaz10m
3.8 Détecteurs semiconducteurs8m
3.9 Détecteurs à scintillation et Cherenkov13m
3.10 Spectromètres et calorimètres14m
3.11 Détecteurs de particules au DPNC6m
10 practice exercises
Principes d'accélération6m
Accélération et focalisation8m
Particules lourdes dans la matière6m
Particules légères dans la matière6m
Photons dans la matière6m
Détecteurs d'ionisation à gaz4m
Détecteurs semiconducteurs2m
Détecteurs à scintillation et Cherenkov8m
Spectromètres et calorimètres4m
Quiz sommatif module 310m
Week
4
2 hours to complete

Interactions électromagnétiques

Pendant ce module on discute les interactions électromagnétiques, via l'échange de photons entre particules chargées électriquement. Vous vous rappellerez comment une réaction est décrite par sa section efficace. Vous en saurez plus sur la relation entre cette quantité et les digrammes de Feynman. Comme la matière consiste en fermions, on introduira le spin, mais d'une manière peu formelle. Vous comprendrez mieux les propriétés de quelques réactions exemplaires, comme la diffusion Compton et l'annihilation électron-positron, que vous avez déjà rencontré dans le module 3. ...
6 videos (Total 61 min), 6 quizzes
6 videos
4.2 Diffusion électromagnétique12m
4.3 Spin et moment magnétique11m
4.3a Mouvement dans un Penning Trap3m
4.4 Diffusion Compton et annihilation en paires de photons11m
4.5 Annihilation électron-positron12m
6 practice exercises
Décrire une réaction4m
Diffusion électromagnétique8m
Spin et moment magnétique6m
Diffusion Compton et annihilation en paires de photons4m
Annihilation électron-positron6m
Quiz sommatif module 46m
Week
5
2 hours to complete

Hadrons et interactions fortes

Dans ce cinquième module vous verrez comment les expériences de diffusion – typiquement utilisant des photons virtuels comme sonde – nous renseignent sur la structure interne des hadrons. Vous apprécierez le rôle des quarks dans la formation de baryons et mesons. Vous comprendrez mieux la notion de la charge couleur et les propriétés des gluons qui transmettent la force forte. Vous verrez comment cette force emprisonne les quarks à l'intérieur de leurs états liés. Et comment par conséquent les quarks fortement secoués (ou crées en paires dans le vide) se transforment en gerbes de hadrons appelés jets. ...
5 videos (Total 59 min), 6 quizzes
5 videos
5.2 Diffusion inélastique et quarks10m
5.3 Résonances quark-antiquark et mésons10m
5.5 Couleur et interactions fortes13m
5.6 Hadronisation et jets11m
6 practice exercises
Diffusion élastique6m
Diffusion inélastique et quarks6m
Résonances quark-antiquark et mésons4m
Couleur et interactions fortes8m
Hadronisation et jets6m
Quiz sommatif module 510m
Week
6
3 hours to complete

Interactions électro-faibles

Pendant ce module on approfondit notre discussion des forces en y rajoutant les forces faibles. Vous comprendrez mieux la relation entre particules et antiparticules, moyennant les transformation de conjugaison de charge et de parité. Vous rencontrez les charges faibles et les bosons qui transmettent la force faible. A travers quelques réaction exemplaires, vous apprécierez les spécificités de la force faible et sa relation avec la force électromagnétique. Vous rencontrez les propriétés fascinantes des neutrinos. Et vous serez libéré d'un de vos préjugés, qui dit probablement que la masse des quarks et leptons est une de leurs propriétés intrinsèques. ...
13 videos (Total 136 min), 13 quizzes
13 videos
6.2 Les transformations C, P et T13m
6.3 Charges et interactions faibles11m
6.4 Désintégration du muon et du tau10m
6.5 Le boson W5m
6.6 Le boson Z11m
6.7 Diffusion de neutrinos9m
6.8 Désintégration faible des quarks7m
6.9 Oscillations particule-antiparticule et violation de CP9m
6.10 Oscillations de neutrinos11m
6.11 Le mécanisme de Higgs15m
6.12 Le boson de Higgs5m
6.13 La découverte du Higgs15m
13 practice exercises
Particules et antiparticules4m
Les transformation C, P et T4m
Charges et interactions faibles4m
Désintégration du muon et du tau6m
Le boson W4m
Le boson Z6m
Diffusion de neutrinos4m
Désintégration faible des quarks4m
Oscillations particule-antiparticule et violation de CP6m
Oscillations de neutrinos4m
Le mécanisme de Higgs4m
Le boson de Higgs4m
Quiz sommatif module 610m
Week
7
1 hour to complete

Matière et énergie sombre

Dans ce dernier module vous rencontrez la matière sombre, qui ne se manifeste que par son action gravitationnel. Vous verrez comment l'énergie sombre accélère l'expansion de notre univers. Vous apprécierez les indices observationnels qui nous démontrent l'existence de ces phénomènes mystérieuses. Et on discutera avec une spécialiste du domaine la nouvelle physique qui pourrait se cacher derrière et qui reste à découvrir. ...
4 videos (Total 49 min), 4 quizzes
4 videos
7.2 Matière sombre9m
7.3 Energie sombre12m
7.4 Que se cache-t-il derrière la matière et l'énergie sombre ?14m
4 practice exercises
Le Big Bang et ses conséquences4m
Matière sombre4m
Energie sombre4m
Quiz sommatif module 78m
4.3
18 ReviewsChevron Right

Top Reviews

By OOMay 9th 2016

Un panorama complet de la physique des particules, montrant bien comment l'ensemble s'articule et a été construit, et agrémenté de vidéos qui rendent palpables expériences et instruments.

By WVJan 15th 2017

Très bonne présentation des particules, de leurs interactions, de leur theorie et de leur mesure expérimentale. J'ai beaucoup apprécié les présentations d

Instructors

Avatar

Martin Pohl

Professeur ordinaire
Département de physique nucléaire et corpusculaire
Avatar

Mercedes Paniccia

Collaboratrice scientifique
Département de Physique Nucléaire et Corpusculaire

About University of Geneva

Founded in 1559, the University of Geneva (UNIGE) is one of Europe's leading universities. Devoted to research, education and dialogue, the UNIGE shares the international calling of its host city, Geneva, a centre of international and multicultural activities with a venerable cosmopolitan tradition....

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