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所在平台: Coursera |
课程主页: https://www.coursera.org/learn/physique-particules
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课程名称: 粒子物理学导论 概述: 本课程将带您探索亚原子物理学，即原子核及基本粒子的物理学。课程重点关注以下问题： - 粒子物理学的概念及其实现方式。 - 原子核的性质及如何利用这些性质。 - 如何加速和探测粒子并测量其特性。 - 从高能粒子的反应及其衰变中可以学到什么。 - 电磁相互作用的工作原理及其应用。 - 强相互作用的工作原理及其理解难度。 - 弱相互作用的工作原理及其特殊性。 - 亚原子层面物体的质量及希格斯粒子的作用。 - 粒子物理学关于天体物理学和整个宇宙的启示。 课程结构分为七个模块。第一模块介绍基本概念，第二（核物理）和第三模块（加速器与探测器）可以单独学习，而第四到第七模块则更深入地探讨了物质与基本力的关系。 课程大纲: 1. **物质与力，测量与计数**: 本模块将介绍粒子物理学的基本对象，包括物质、力与时空，并讨论粒子间相互作用强度的定义。 2. **核物理**: 讲解原子核物理及其应用，包括核辐射实验及核反应堆的参观。 3. **加速器与探测器**: 学习粒子加速器的基础以及粒子探测方法，包括现代加速器的应用。 4. **电磁相互作用**: 讨论通过光子交换发生的电磁相互作用，介绍费曼图与反应截面之间的关系。 5. **强相互作用与强子**: 通过散射实验了解强子的内部结构，讲解夸克的角色以及强相互作用的特性。 6. **电弱相互作用**: 深入探讨弱相互作用，琐细粒子和反粒子的关系，以及中微子的特性。 7. **暗物质与暗能量**: 介绍难以观测的暗物质及其引力作用，探讨暗能量如何加速宇宙扩张。 该课程为对粒子物理学感兴趣的学习者提供了全面的基础知识，同时应用于实际的物理现象与宇宙理解。
Name:Matière et forces, mesurer et compter
Description: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.
Name:Physique nucléaire
Description: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.
Name:Accélérateurs et détecteurs
Description: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.
Name:Interactions électromagnétiques
Description: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.
Name:Hadrons et interactions fortes
Description: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.
Name:Interactions électro-faibles
Description: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.
Name:Matière et énergie sombre
Description: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.
Ce cours vous introduit à la physique subatomique, c'est à dire à la physique du noyau et à celle des particules élémentaires. Plus spécifiquement les questions adressées sont les suivantes : - Quels sont les concepts de la physique des particules et comment sont-ils implémentés? - Quelles sont les propriétés du noyau atomique et comment peut on les utiliser? - Comment accélérer et détecter des particules et mesurer leurs propriétés? - Qu’est-ce qu’on apprend à partir des réactions de particules à haute énergie et leurs désintégrations? - Comment fonctionnent les interactions électromagnétiques et comment peut-on les mettre à contribution? - Comment fonctionnent les interactions fortes et pourquoi sont-elles difficiles à comprendre? - Comment fonctionnent les interactions faibles et pourquoi sont-elles spéciales? - Quelle est la masse des objets au niveau subatomique, et comment y intervient le Higgs? - Que peut-on apprendre de la physique des particules concernant l’astrophysique et l’Univers tout entier? Le cours est structuré en sept modules. Suivant le premier module qui introduit notre sujet, les modules 2 (Physique nucléaire) et 3 (Accélérateurs et détecteurs) dépendent peu du reste du cours et peuvent être étudiés séparément. Les modules 4 à 7 approfondissent les notions de la matière et des forces élémentaires.
