OFFRE DE FORMATION L.M.D. MASTER ACADEMIQUE

(1)

Etablissement : Université Hadj Lakhdar – Batna Intitulé du master : Physique Théorique

Année Universitaire : 2014-2015 Page : 1

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

OFFRE DE FORMATION L.M.D.

MASTER ACADEMIQUE

Etablissement Faculté / Institut Département

Université Hadj

Lakhdar - Batna Sciences Sciences de la Matière

Domaine Filière Spécialité

Sciences de la Matière Physique Physique Théorique

(2)

ﻟﺍ ـ ﺟ ـ ﻣ ـ ﻬ ـ ﻳﺭﻭ ـ ﻟﺍ ﺔ ـ ﺟ ـ ﺋﺍﺯ ـ ﻳﺭ ـ ﻟﺍ ﺔ ـ ﻳﺩ ـ ﻣ ـﻘ ـ ﻁﺍﺭ ـﻳ ـ ﻟﺍ ﺔ ـ ﺷ ـ ﻌ ـﺑ ـﻳ ـ ﺔ

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(3)

SOMMAIRE

I. Contexte et objectifs de la formation ... 4

A. Conditions d’accès ... 5

B. Objectifs de la formation ... 5

C. Profils et compétences visés ... 5

D. Potentialités régionales et nationales d’employabilité ... 6

E. Passerelles vers les autres spécialités... 6

F. Indicateurs de suivi du projet de formation ... 6

II. Fiche d’organisation semestrielle des enseignements ... 7

1. Semestre 1 ... 8

2. Semestre 2 ... 9

3. Semestre 3 ... 10

4. Semestre 4 ... 11

5. Récapitulatif global de la formation ... 11

III. Fiche d’organisation des unités d’enseignement ... 12

IV. Programme détaillé par matière ... 21

(4)

I. Contexte et objectifs de la formation

(5)

A. Conditions d’accès

L’accès en première année du Master est ouvert aux étudiants titulaires d’une licence

d’option physique. Cependant, pour permettre une formation de haut niveau seront privilégiés les étudiants ayant une licence en physique théorique ou parcours ayant relations avec.

B. Objectifs de la formation

Le but est de donner des connaissances de base pluridisciplinaires générales avec une spécialisation qui permettra aux étudiants de poursuivre une formation par la recherche en préparant une thèse de doctorat. Le parcours « physique théorique » donne un enseignement de haut niveau en physique moderne et en physique des particules à haute énergie, et une formation à la recherche ouverte sur un large éventail de domaines. En dépit de son

orientation théorique, le parcours s'adresse aussi bien à de futurs expérimentateurs qu'à de futurs théoriciens. Donc, le Master de physique théorique propose une formation en physique moderne, orientée essentiellement vers la recherche en physique des particules subatomique et cosmologie à haute énergie. Ce master de recherche a pour finalité la formation

d’étudiants qui souhaitent poursuivre des études menant vers le doctorat et les métiers de recherche dans les différents domaines de la physique théorique. Le grand défi est donc de former des chercheurs permettant à l’Algérie d’être en phase avec les grands

développements scientifiques et technologiques, par:

• La maîtrise des outils mathématiques pour la physique.

• La maîtrise des connaissances de base de physique moderne.

• La maîtrise des outils informatiques, analyse numérique, modélisation.

• L’initiation à la recherche en physique mathématique, physique des particules à hautes énergies, gravitation, cosmologie, physique atomique et nucléaire.

C. Profils et compétences visés

Le master physique théorique est la suite naturelle de formations de licence en physique théorique ou parcours ayant relations avec. Il permet aux étudiants d’acquérir les outils théoriques de base dans différents domaines à savoir:

• Physique mathématique

• Physique des particules subatomique à haute énergie

• Simulation et modélisation

• Gravitation et cosmologie

(6)

L'étudiant devra se familiariser et acquérir les notions approfondies en physique théorique nécessaires à la préparation d’un doctorat pour enseigner et faire de la recherche à

l'université en physique théorique. D’autre part l’étudiant doit maîtriser les outils utiles pour aborder une profession dans des services de gestion, études statistiques et autres, ou acquis une pédagogie lui permettant d'enseigner au secondaire.

D. Potentialités régionales et nationales d’employabilité

Ce master de type académique débouche sur la préparation d’une thèse de doctorat au sein d’un laboratoire de recherche.

Le caractère multidisciplinaire de cette formation assure un emploi :

• D’enseignant-chercheur (université)

• Chercheur à plein temps (centres de recherches publiques ou privés)

• D’enseignant au secondaire

E. Passerelles vers les autres spécialités

Le master proposé donne accès à tous les masters M2 de profil théorique (rayonnement, subatomique, nucléaire, cosmologie,…).

F. Indicateurs de suivi du projet de formation

• Enseignement des matières obligatoires (cours, TD, TP)

• Des contrôles continus, des interrogations et des examens finaux (et de rattrapage).

• Tutorat, encadrement et travail personnel de l’étudiant.

• Rédaction d’un mémoire et soutenance.

(7)

II. Fiche d’organisation semestrielle des enseignements

(8)

1. Semestre 1

Unité d’Enseignement

VHS V.H. hebdomadaire

Coeff. Crédits

Mode d'évaluation 14-16

sem C TD TP Autres Continu Examen

UEF 1 Unité d’Enseignement Fondamentale 1

Mécanique Quantique Approfondie II 67.5 3 1.5 3 7 X X

Mécanique Quantique Relativiste 67.5 3 1.5 3 7 X X

Physique Nucléaire 45 1.5 1.5 2 5 X X

UEM 1 Unité d’Enseignement Méthodologique 1

Méthodes Symétriques en Physique 67.5 3 1.5 2 5 X X

Mécanique Analytique 45 1.5 1.5 2 4 X X

UED 1 Unité d’Enseignement Découverte 1

Anglais Scientifique I 22.5 1.5 1 2 X X

Total Semestre 1 315 13.5 7.5 13 30

(9)

2. Semestre 2

Coeff. Crédits

Théorie quantique des champs 67.5 3 1.5 3 7 X X

Physique des Particules 67.5 3 1.5 3 7 X X

Physique Statistique Quantique 45 1.5 1.5 2 5 X X

UEM 2 Unité d’Enseignement méthodologique 2

Calcul Scientifique 67.5 1.5 3 2 4 X X

UED 2 Unité d’Enseignement Découverte 2

Introduction à la cosmologie 45 3 2 5 X X

Anglais Scientifique II 22.5 1.5 1 2 X X

Total Semestre 1 315 13.5 4.5 3 13 30

(10)

3. Semestre 3

Coeff. Crédits

Gravitation 67.5 3 1.5 3 7 X X

Modèle Standard 45 3 3 7 X X

Collisionneurs des Particules 45 3 3 7 X X

UEM 3 Unité d’Enseignement Méthodologique 3

Intégrale de chemins 45 3 2 5 X

Initiation à la Recherche 112.5 1.5 6 1 4 X

Total Semestre 1 315 13.5 1.5 6 12 30

(11)

4. Semestre 4

Le semestre S4 est réservé à un travail d’initiation à la recherche, sanctionné par un mémoire et une soutenance

VHS Coeff. Crédits Travaille Personnel 450 1 30

Stage en entreprise 0 0 0

Séminaires 0 0 0

Total Semestre 1 450 1 30

5. Récapitulatif global de la formation

UEF UEM UED UET Total

Cours 360 157.5 90 0 607.5

TD 157.5 45 0 0 202.5

TP 0 45 0 0 45

Travail personnel 0 90 0 0 90

Total 517.5 337.5 90 0 945

Crédits 59 22 9 0 90+30=120

% en crédits pour

chaque UE 65.5 % 24.5 % 10 % 0 % 100 %

(12)

III. Fiche d’organisation des unités d’enseignement

(13)

Libellé de l’UE : Unité d’enseignement fondamentale 1 Filière : Physique

Spécialité : Physique théorique Semestre : S1

Répartition du volume horaire global de l’UE et de ses matières

Cours : 112.5 TD : 67.5 TP : 0 Travail personnel : 0

Crédits et coefficients affectés à l’UE et à ses matières

UE: Fondamentale 1 Crédits : 19

Matière 1 : Mécanique Quantique Approfondie II

Crédits : 7 Coefficients : 3

Matière 2 : Mécanique Quantique Relativiste

Matière 3 : Physique Nucléaire Crédits : 5

Coefficients : 2 Mode d'évaluation (continu ou examen) continu et examen Description des matières Voir pages 28-30

(14)

Libellé de l’UE : Unité d’enseignement méthodologique 1 Filière : Physique

Cours : 67.5 TD : 45 TP : 0 Travail personnel : 0

UE: Méthodologique 1 Crédits : 9

Matière 1 : Méthodes Symétriques en Physique

Matière 2 : Mécanique Analytique Crédits : 4

(15)

Libellé de l’UE : Unité d’enseignement découverte 1 Filière : Physique

UE: Découverte 1 Crédits : 2

Matière 1 : Anglais Scientifique I Crédits : 2

Coefficients : 1 Mode d'évaluation (continu ou examen) continu et examen Description des matières Voir page 33

(16)

Cours : 112.5 TD : 67.5 TP : 0 Travail personnel : 0

Matière 1 : Théorie quantique des champs Crédits : 7

Coefficients : 3

Matière 2 : Physique des particules Crédits : 7

Coefficients : 3

Matière 3 : Physique Statistique Quantique

Crédits : 5 Coefficients : 2 Mode d'évaluation (continu ou examen) continu et examen Description des matières Voir pages : 34-36

(17)

Matière 1 : Calcul Scientifique Crédits : 4

Coefficients : 2 Mode d'évaluation (continu ou examen) continu et examen Description des matières Voir page 37

(18)

Libellé de l’UE : Unité d’enseignement découverte 2 Filière : Physique

UE: Découverte 2 Crédits : 7

Matière 1 : Introduction à la cosmologie Crédits : 5

Coefficients : 2

Matière 2 : Anglais Scientifique II Crédits : 2

(19)

Cours : 135 TD : 22.5 TP : 0 Travail personnel : 0

Matière 1 : Gravitation Crédits : 7

Coefficients : 3

Matière 2 : Modèle Standard Crédits : 7

Coefficients : 3

Matière 3 : Collisionneurs des particules Crédits : 7

(20)

Cours : 67.5 TD : 0 TP : 0

Travail personnel : 90

Matière 1 : Intégrale de chemins Crédits : 5

Coefficients : 2

Matière 1 : Initiation à la recherche Crédits : 4

Coefficients : 1 Mode d'évaluation (continu ou examen) examen

Description des matières Voir page 43-44

(21)

IV. Programme détaillé par matière

(22)

Intitulé du Master : Physique théorique

Intitulé de la matière : Mécanique Quantique Approfondie II

Semestre : S1

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Aouachria Mekki

Enseignant responsable de la matière: Dr. Moumni Mostafa Objectifs de l’enseignement :

• Approfondir la compréhension de la mécanique quantique.

• Apprécier le rôle de la symétrie et des générateurs dans la mécanique quantique

• Introduire la seconde quantification

• Etudier une particule chargée dans un champ électromagnétique et ces applications phénoménologiques.

Connaissances préalables recommandées : Mécanique Quantique Approfondie (de Licence)

Contenu de la matière :

1. Symétries en mécanique quantique

Opérateurs unitaires ; Écarts dans l'espace et dans le temps (évolution) ; Rotations ; réflexions et la parité ; Lois de conservation; Représentation de Schrödinger vs.

Heisenberg

2. Seconde quantification 3. Moment Cinétique

a. Etats et valeurs propres

b. Couplage de deux moments cinétiques

4. Particule chargée dans un champ électromagnétique

Couplage minimal ; Equation de Schrödinger-Pauli ; Effet de Aharonov-Bohm ; niveaux de Landau, l'invariance de jauge en MQ ; Théorie quantique du rayonnement

Mode d’évaluation :contrôle continu 40% ; examen finale 60 % Références :

• Claud Cohen-Tannondji et Bernard Diu / Farank laloë, Mécanique Quantique tome 2, édition Hermann

• Franz Schwabl, Advanced Quantum Mechanics, Third Edition, Springer

• Shankar R., Principles of Quantum Mechanics 2nd ed, 3rd printing (Springer, 2008)

• L. Landau et E. Lifchitz, Mécanique quantique; tome 3 ;Éditions MIR 1967

(23)

Intitulé de la matière : Mécanique Quantique Relativiste

Semestre : S1

Enseignant responsable de la matière: Dr. Aouachria Mekki Objectifs de l’enseignement :

• Comprendre les bases de la mécanique ondulatoire relativiste.

• Apprécier la description des particules par des champs quantiques.

• Dériver Les règles de Feynman et amplitudes de probabilité ; la section efficace et la durée de vie.

Connaissances préalables recommandées : Mécanique Quantique Approfondie de Licence ; Relativité Restreinte de la Licence ; Electrodynamique de la Licence

Contenu de la matière : 1. Préliminaires

2. Equation de Klein-Gordon

Conservation du courant et l'interprétation de la fonction d'onde ; Solutions positives et négatives ; Paradoxe de Klein ; L'atome d'hydrogène

3. Equation de Dirac

Conservation du courant et l'interprétation de la fonction d'onde ; Constantes du mouvement ; Solutions positive et négative ; covariante de l'équation de Dirac ; L'équation de Dirac pour des particules chargées dans champ EM ; L'équation de Dirac pour des particules dans les puits de potentiel ; Modèle MIT de sac.

4. Champs Quantique

Création est destruction de particules ; Les champs quantiques de Schrödinger ; Klein- Gordon et les particules de Dirac.

5. La dynamique quantique

L'image d’Interaction ; théorie des perturbations covariantes.

6. Diffusion relativiste et les processus de décomposition

Diffusion des électrons par le potentiel de Coulomb ; Désintégration en paires particule-antiparticule ; Mécanisme d'échange de particules dans la dispersion ; Propagateur de Feynman ; Introduction aux diagrammes de Feynman.

7. Processus de diffusion dans QED

• Gottfried, K. & Weisskopf, V. Concepts of Particle Physics, Vol II, (Oxford University Press)

• Sakurai, J.J. Advanced Quantum Mechanics (Addison-Wesley)

(24)

Intitulé du Master : Physique théorique Intitulé de la matière : Physique nucléaire

Semestre : S2

Enseignant responsable de la matière: Dr. Zerguine Salima Objectifs de l’enseignement :

• Approfondissement des connaissances en physique nucléaire

• Maîtrise des modèles collectifs et la dynamique nucléaire

Connaissances préalables recommandées : Physique atomique et nucléaire (Licence) Contenu de la matière :

1. Théorie quantique de la diffusion et sections efficaces 2. Système à deux nucléons

3. Modèle en couche sphérique et déformé 4. Les modèles collectifs des noyaux 5. Le modèle unifié

6. Les transitions électromagnétiques 7. Théorie de la radioactivité beta

• Nuclear models, W. Greiner, J.A. Maruhn, Springer 1996

• Basic ideas and concepts in nuclear Physics, K. Heyde, IOP, 1999

• Nuclear structure T2, A. Bohr, B. Mottelson , Worls Scientific, 1999

(25)

Intitulé de la matière : Méthodes symétriques en physique

Semestre : S2

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Slimane Zaim

Enseignant responsable de la matière: Dr. Slimane Zaim Objectifs de l’enseignement :

• Apprécier le rôle de la symétrie en physique

• Acquérir les notions de base de la théorie des groupes et leurs applications en mécanique quantique et en théorie de jauge

Connaissances préalables recommandées: Maths et Mécanique quantique de la Licence Contenu de la matière :

1. Théorie des groupes

2. Représentations des groupes 3. Groupes continus

4. Algèbre et groupes de Lie 5. Les tenseurs en SU(N)

6. Groups de Lorentz et de Poincaré

7. Les symétries du Lagrangien en théorie quantique des champs 8. Group de jauge

9. Géométrie de transformation de jauge 10. Supersymmetrie

• H.F. Jones, Groupes ; Representations and Physics (IoP 1998) second edition

• L.H. Ryder, Quantum Field theory (CUP 1996) second edition

• T.P. Cheng and L.F. Li, Gauge theory of elementary particle physics (OUP 1984)

(26)

Intitulé du Master : Physique théorique Intitulé de la matière : Mécanique Analytique

Semestre : S1

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Slimane Zaim

Enseignant responsable de la matière: Dr. Debbache Djamel Objectifs de l’enseignement :

• Comprendre Notions des coordonnées généralisées

• Appliquer le principe variationnel aux problèmes simples

• Apprécier l’idée de symétrie et les constantes du mouvement.

• Comprendre les moments généralisés, et l'hamiltonien d'un système dynamique Connaissances préalables recommandées : PHYS 1 (1^ère année Licence)

Contenu de la matière : 1. Le lagrangien

2. Le calcul variationnel d'Euler et Lagrange 3. Invariance et lois de conservation

Moments conjugués, impulsions généralisées ; Changement de coordonnées ; variables cycliques ; Energie et translation dans le temps ; Impulsion et translations dans l'espace ; Moment cinétique et rotations ; Symétries dynamiques

4. Formalisme canonique de Hamilton

Equations canoniques ; Crochets de Poisson ; Espace des phases ; Evolution temporelle ; constantes du mouvement ; Transformations canoniques ; L'action et l'équation de Hamilton-Jacobi ; L'action comme fonction des coordonnées et du temps ; Equation de Hamilton-Jacobi

5. Théorie lagrangienne de l'électromagnétisme

Lagrangien d'une particule relativiste ; Théorie lagrangienne des champs Mode d’évaluation :contrôle continu 40% ; examen finale 60 %

Références :

• Kibble, T.W.B. and Berkshire, F.H. Classical Mechanics, 4th edition (Longman)

• Goldstein, H. Classical Mechanics, 2nd edition (Addison-Wesley)

(27)

Intitulé du Master : Physique théorique Intitulé de la matière : Anglais Scientifique I

Semestre : S1

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Bahloul Derradji

Enseignant responsable de la matière: Dr. Bahloul Derradji Objectifs de l’enseignement :

Ce cours est basé sur de brefs résumés de cours fondamental en physique présenté en anglais. Il a deux objectifs :

• Familiariser les étudiants avec la terminologie scientifique anglaise.

• Récapituler et approfondir les aspects fondamentaux de la physique générale Connaissances préalables recommandées : Physique générale de Licence Contenu de la matière :

1. Rappels sur la mécanique

2. Rappels sur l’électricité et magnétisme 3. Rappels sur les vibrations et ondes 4. Rappels sur la relativité restreinte

5. Rappels sur la thermodynamique et la physique statistique Mode d’évaluation :contrôle continu 40% ; examen finale 60 % Références :

• Serway & Jewetts, Physics for Scientists and Engineers, 6th ed., Thomson Learning, 2003 (or later). B

• Young & Freedman, University Physics, third edition, Addison Wesley 2000

(28)

Intitulé de la matière : Théorie quantique des champs

Semestre : S2

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Delenda Yazid

Enseignant responsable de la matière: Dr. Aouachria Mekki Objectifs de l’enseignement :

• Comprendre le concept de quantification canonique pour les champs scalaires, vecteur et champs de fermions

• Comprendre le concept de symétrie globale et locale en théorie quantique des champs et leurs implications.

• Dériver les règles de Feynman à partir du formalisme de Lagrange, utiliser ces éléments pour calculer la matrice S, et comprendre sa signification physique.

• Calculer les durées de vie des particules instables et les sections efficaces des réactions.

• Comprendre le concept de renormalisation.

Connaissances préalables recommandées :mécanique quantique relativiste ; mécanique analytique ; relativité restreinte

Contenu de la matière : 1. Préliminaires

Formulation lagrangienne de la dynamique classique; Théorie des champs; Symétries globales et locales ; Théorème de Noether

2. Quantification canonique

De la mécanique classique à la mécanique quantique ; champs quantique et causalité ; quantification canonique des champs scalaire ; champs complexes et antiparticules

3. La matrice S en théorie des champs

Evolution temporelle des états quantique et la matrice S ; propagateur de Feynman et théorème de Wick ; amplitudes de transitions et règles de Feynman ; désintégration des particules et sections efficaces ; unitairité et théorème optique

4. Electrodynamique quantique

Spineurs de Weyl et de Dirac ; quantification du champ de fermion ; symétrie de jauge ; quantification du champ électromagnétique ; le propagateur de photon et la fixation de jauge ; transformations Becchi-Rouet-Stora ; Règles de Feynman pour l’électrodynamique quantique

5. Renormalisation

Rénormalisibilité ; régularisation dimensionnelle ; renormalisation d’une théorie scalaire ; formalisme d’opérateur de déplacement dans tous les ordres ; équation du groupe de renormalisation ; moment magnétique anomal et le décalage de Lamb Mode d’évaluation :contrôle continu 40% ; examen finale 60 %

Références :

• Mandl and G. Shaw, Quantum Field Theory, Wiley, 1992.

• M. E. Peskin and D. V. Schroeder, Quantum Field Theory, PBG 1995.

• T. P. Cheng and L.-F. Li, Gauge Theory of Elementary Particle Physics, Oxford University Press, 1984.

(29)

Intitulé du Master : Physique théorique Intitulé de la matière : Physique des particules

Semestre : S2

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Delenda Yazid

Enseignant responsable de la matière: Dr. Delenda Yazid Objectifs de l’enseignement :

• Pour étudier les constituants de base de la matière et les interactions fondamentales entre les particules élémentaires

Connaissances préalables recommandées : Mécanique Quantique (Licence) ; Relativité Restreinte ; Physique Atomique et nucléaire (Licence) ; maths de base.

1. Classification des particules et forces et les lois de conservations 2. Cinématique relativiste

3. Le modèle simple des quarks 4. Le processus DIS et les PDF 5. Les interactions faibles 6. Physique des neutrinos

• Martin, B. & Shaw, G. Particle Physics, (3rd ed.) (Wiley) B

• Perkins, D.H. Introduction to High Energy Physics, (4th ed.) (CUP)

(30)

Intitulé de la matière : Physique Statistique Quantique

Semestre : S1

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Delenda Yazid Enseignant responsable de la matière: Dr. Slimane Zaim Objectifs de l’enseignement :

• Comprendre les ensembles canonique et grand canonique

• Comprendre la formulation de la statistique quantique

• Etudier lessystèmes quantiques hors équilibre

Connaissances préalables recommandées : Physique statistique et Mécanique Quantique de Licence

Contenu de la matière : 1. Rappels

Ensemble canonique, ensemble grand canonique 2. Formulation de la statistique quantique

Statistique des différents ensembles (micro-canonique, canonique et grand

canonique), systèmes des particules indiscernables, matrice de densité et fonction de partition pour un système des particules libres

3. Systèmes des bosons

Comportement thermodynamique d’un gaz réel de bosons, thermodynamique du rayonnement du corps noir

4. Systèmes des fermions

Comportement thermodynamique d’un gaz réel de fermions 5. Etude des systèmes quantiques hors équilibre

Perturbation extérieure, équation de Liouville et de Van Nueman, Mouvement Brownien, réponse linéaire, équation cinétique classique.

• L. Landau et E. Lifchitz, Physique Statistique; 2^emeÉditions MIR 1967

(31)

Intitulé du Master : Physique théorique Intitulé de la matière : Calcul Scientifique

Semestre : S1

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Anoune Moussa

Enseignant responsable de la matière: Dr. Anoune Moussa Objectifs de l’enseignement :

• Maîtriser la programmation dans C++ et Linux

• Maîtriser les techniques numériques

• Maîtriser l’usage des logiciels de calcul

Connaissances préalables recommandées : Informatique ; Mathématiques de base Contenu de la matière :

1. Informatique

a. Introduction à la programmation en C/C++

2. Méthodes d’analyse numérique a. Interpolation

b. Dérivation numérique c. Intégration numérique

d. Solution des équations non linéaires e. Equations différentielles

f. Calcul matriciel

g. Systèmes d’équations linéaires h. Monte Carlo

3. Logiciels de calcul

a. Initiation à l’utilisation des logiciels de calcul : Mathematica, Matlab Mode d’évaluation :contrôle continu 40% ; examen finale 60 %

Références :

• Introduction to C++ programming and graphics, C.Pozrikidis, Springer 2007

• Introduction to computational Physics, A. Klein, A. Godunov, Cambridge University Press 2006

• Analyse numérique et équations différentielles, J-P Demailly, EDP2006

(32)

Intitulé de la matière : Introduction à la cosmologie

Semestre : S3

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Moumni Mostafa

Enseignant responsable de la matière: Dr. Moumni Mostafa Objectifs de l’enseignement :

• Donner un aperçu général de la physique moderne de la cosmologie, sans

mathématiques détaillées et préciser les liens entre les idées physiques de base et de la cosmologie moderne.

• Rendre les étudiants conscients des limites et des incertitudes dans les modèles cosmologiques actuels.

Connaissances préalables recommandées : physique et maths générale de Licence Contenu de la matière :

1. Introduction

Qu'est-ce que la cosmologie, la cosmologie moderne 2. L'observation de l'Univers

L'obscurité dans la nuit, Univers à différentes longueurs d'onde, des structures à

grande échelle de l'Univers, l'homogénéité et l'isotropie, CMB, l'expansion de l'Univers, les particules de l'Univers.

3. La géométrie de l'Univers

Le principe d'équivalence, les concepts de la relativité générale, espaces courbes, la métrique Robertson-Walker, distance propre ; expansion et Redshift, l'expansion et la température de CMB

4. Dynamique de l’univers

L'équation de Friedmann, l'équation de fluide, l'équation d'accélération, équation d'état et la constante cosmologique

5. Modèles cosmologiques

Univers à composant unique et à plusieurs composants ;le modèle Benchmark 6. paramètres d'observation

Taux d'expansion et paramètre de décélération, distance de luminosité, distance de diamètre angulaire, échelle de la distance cosmologique

7. Densité de l'Univers

Paramètre de la densité, matière visible, matière noire, lentilles gravitationnelles.

8. Le CMB

Découverte et observations, la recombinaison, le découplage et la dernière diffusion, anisotropies, polarisation.

9. Début de l'univers

Théorie de Big Bang, nucléosynthèse, baryosynthèse, l'inflation, ère de Planck 10. Energie noir et accélération de l’univers

• Liddle, A., An Introduction to Modern Cosmology 2nd ed. (Wiley)

• Ryden, B., Introduction to Cosmology (Addison Wesley)

(33)

Intitulé du Master : Physique théorique Intitulé de la matière : Anglais Scientifique II

Semestre : S2

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Bahloul Derradji

Enseignant responsable de la matière: Dr. Bahloul Derradji Objectifs de l’enseignement :

Ce cours est une continuation d’Anglais Scientifique 1. Il est basé sur de brefs résumés de cours fondamentaux en physique présenté en anglais. Il a deux objectifs :

• Familiariser les étudiants avec les termes physiques en anglais

• Récapituler et approfondir les aspects fondamentaux de la physique générale Connaissances préalables recommandées : Physique générale le Licence

1. Rappels sur l’électromagnétisme et optique ondulatoire 2. Rappels sur la Mécanique Quantique

3. Rappels sur la physique atomique et nucléaire

• Grant, I.S. & Phillips, W.R. Electromagnetism (2nd ed.) (Wiley)

• Young & Freedman, University Physics, third edition, Addison Wesley 2000

• Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics, Prentice Hall, Inc. 1995

(34)

Intitulé du Master : Physique théorique Intitulé de la matière : Gravitation

Semestre : S3

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Zaim Slimane

Enseignant responsable de la matière: Dr. Zaim Slimane Objectifs de l’enseignement :

• Maîtrise de la théorie de la gravitation et comprendre notre univers et son évolution Connaissances préalables recommandées : Relativité restreinte

1. Introduction et révision de la relativité restreinte 2. Métriques et Manifolds

3. Connections et calculs tensoriels 4. Courbure

5. Equation d’Einstein

6. Solution de Schwarzschild 7. Univers de FRW

8. Introduction à la géométrie non-commutative et la quantification de la gravité Mode d’évaluation :contrôle continu 40% ; examen finale 60 %

Références :

• R. D’Inverno, Introducing Einstein’s Relativity, Oxford University Press

• J. B. Hartle, An introduction to Einstein’s general relativity, Addison Wilson

• D. McMahon, Relativity Demystified, McGraw Hill

• Weinberg, S. Gravitation and Cosmology, (Wiley)

• Misner, C.W. Thorne, K.S & Wheeler, J.A. Gravitation, (Freeman)

• Wald, R.M. General Relativity (University of Chicago Press)

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Intitulé du Master : Physique théorique Intitulé de la matière : Modèle standard

Semestre : S3

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Zaim Slimane

• Généraliser l'invariance de jauge abélienne QED utilisée pour générer les règles de Feynman pour les cas non-abéliennes de la QCD, et la théorie électrofaible.

• Comprendre en détail le mécanisme de Higgs et le rôle de la matrice CKM dans les interactions électrofaible.

• Dériver les règles de Feynman du modèle standard en utilisant la formulation la plus élégante de quantification intégrante.

Connaissances préalables recommandées : Théorie quantique des champs, théorie des groupes, physique des particules

Contenu de la matière : 1. Introduction

2. Invariance de jauge Abélienne : QED, Règles de Feynman 3. Invariance de jauge non-Abélienne : QCD, Règles de Feynman 4. Les interactions faibles

5. Brisure spontanée de symétrie

6. Théorie de jauge des interactions électrofaibles 7. Les masses des W et Z et des fermions

8. Les quarks et le matrix de CKM 9. Théorie quantique des champs

a. Champs scalaire

b. Champs électromagnétique c. Cas non-abélien

10. Grande unification

• Stefan Pokorski , Gauge field theories (second edition 2000), cambridge university press

• Ian J R Aitchison, Anthony J G Hey, Gauge theories in particle physics vol 1 and 2 (second edition 2004 ) (IoP publishing)

• M. E. Peskin and D. V. Schroeder, Quantum Field Theory, Perseus Books Group, 1995

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Intitulé de la matière : Collisionneurs des particules

Semestre : S3

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Yazid Delenda

• Enrichir les connaissances qui sont nécessaires d’étudier la physique expérimentale des particules.

• Donner une idée sur les derniers résultats dans le domaine de la physique des particules aux LHC ainsi que les questions ouvertes.

Connaissances préalables recommandées : Physique des particules (S2) Contenu de la matière :

1. Accélérateurs et collisionneurs Modernes 2. Introduction à la physique des collisionneurs 3. Les détecteurs

4. Babar et violation de CP 5. Physique de HERA

a. Le processus de DIS et le modèle de parton b. Les PDF et l’évolution de DGLAP

6. Découverte du quark top aux Tevatron 7. Découverte de boson de Higgs aux LHC 8. Les questions ouvertes pour le LHC

• R. K. Ellis, W. et al, QCD and Collider Physics, Cambridge University Press 1996

• Martin, B. and Shaw, G. Particle Physics, (Wiley)

• Francis Halzen and Alan Martin Quarks and Leptons, (Wiley 1984)

• http://cern.ch

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Intitulé du Master : Physique théorique Intitulé de la matière : Intégrale de chemins

Semestre : S3

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Laidoune Abdellah Enseignant responsable de la matière: Dr. Aouachria Mekki Objectifs de l’enseignement :

L’objectif est d’initier l’étudiant à la quantification d'une théorie classique par l'approche des intégrales de chemins

Connaissances préalables recommandées : mécanique analytique, mécanique quantique Contenu de la matière :

1. Rappels de Mécanique classique

2. Définition de l'intégrale de chemins et limite classique 3. Intégrale de Itô

4. Propriétés du propagateur relatif au lagrangien quadratique 5. Théorie des perturbations

6. Calcul des variations 7. Méthode WKB

8. Applications

9. Modèles continue pour le spin

10. Propagateur dans l'espace des phases 11. Application a divers problème de la physique 12. Généralisation au cas de la Théorie des Champs

13. Diver les règles de Feynman d'une théorie des champs en utilisant la voie la plus élégante la quantification par les intégrales de chemins

• Richard P. Feynman and André R. Hibbs, Quantum Mechanics and Path Integrals, New York: McGraw-Hill (1965)

• Larry S. Schulman ; Techniques & Applications of Path Integration, Jonh Wiley & Sons (New York-1981)

• R.J. Rivers ; Path Integrals Methods in Quantum Field Theory, Cambridge University Press (1987)

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Intitulé du Master : Physique théorique Intitulé de la matière : Initiation à la recherche

Semestre : S3

Enseignant responsable de l’UE : Dr. Laidoune Abdellah

Enseignant responsable de la matière: Dr. Laidoune Abdellah, Dr. Yazid Delenda, Dr. Sid Abdelaziz

Objectifs de l’enseignement :

• Familiariser l'étudiant avec les concepts fondamentaux et les techniques de base ainsi que les outils de la recherche scientifique.

• L'étudiant devrait être en mesure d'élaborer, planifier et conduire de manière autonome un travail de recherche.

• Familiariser l’étudiant avec Latex et les logiciels de rédactions Connaissances préalables recommandées : Néant

14. L’éthique de la recherche scientifique 15. Les étapes d’un projet de recherche 16. Les sources de l’information scientifique 17. Rédaction d’un mémoire ou article scientifique 18. Introduction à Latex

Mode d’évaluation :Projet de recherche bibliographique soutenu en fin de S3 Références :

• FRAGNIÈRE Jean-Pierre, 2001 (1986), Comment réussir un mémoire, Paris : Dunod.

• Tobias Oetiker; The Not So Short Introduction to LATEX 2ε (valuable en-ligne)