5.00 crédits
30.0 h + 22.5 h
Q2
Enseignants
Langue
d'enseignement
d'enseignement
Français
Préalables
Ce cours suppose acquises :
- Les notions de physique statistique / quantique et état solide telles qu’enseignées dans le cours LFYKI1102 (Physique statistique et physique de l’état solide I).
Thèmes abordés
Le cours présente les bases de la physique nucléaire et de la relativité restreinte, ainsi qu’un complément de mécanique quantique principalement basé sur son caractère relativiste.
Les matières couvertes comprennent des éléments de physique nucléaire permettant d’acquérir une connaissance de base pour la compréhension de la radioactivité et la gestion de l’énergie nucléaire, d’utiliser les concepts fondamentaux inhérents à la relativité restreinte afin de résoudre des problèmes concrets (GPS, satellites, ...), et enfin, les modifications de la mécanique quantique non-relativiste dues à la relativité restreinte, dont notamment, l’interaction spin-orbite.
Les matières couvertes comprennent des éléments de physique nucléaire permettant d’acquérir une connaissance de base pour la compréhension de la radioactivité et la gestion de l’énergie nucléaire, d’utiliser les concepts fondamentaux inhérents à la relativité restreinte afin de résoudre des problèmes concrets (GPS, satellites, ...), et enfin, les modifications de la mécanique quantique non-relativiste dues à la relativité restreinte, dont notamment, l’interaction spin-orbite.
Acquis
d'apprentissage
d'apprentissage
A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de : | |
| Contribution du cours au référentiel du programme Eu égard au référentiel de compétences du programme de "Bachelier en Sciences de l'Ingénieur, orientation Ingénieur civil", ce cours contribue au développement et à l'acquisition des acquis d'apprentissage suivants :
À l'issue de ce cours, l’étudiant sera en mesure de :
|
|
Contenu
1. Physique nucléaire
1.1. Aspects historiques de la radioactivité
1.2. Propriétés générales du noyau (isotopes)
1.3. Les modèles nucléaires (vallée de la stabilité)
1.4. Interactions faibles / interactions fortes
1.5. Les réactions nucléaires
1.6. La désintégration a
1.7. La désintégration b
1.8. La désexcitation nucléaire et atomique (rayonnement g)
1.9. Fusion / Fission
1.10. Energie nucléaire
2. Relativité
2.1. Incohérence entre la mécanique de Newton et la théorie de Maxwell
2.2. Transformations de Lorentz
2.3. Addition non linéaire des vitesses (de Galilée à Einstein)
2.4. L’espace-temps
2.5. Cinématique relativiste
2.6. Problèmes concrets intégrant les concepts de la relativité restreinte
2.7. Concepts généraux de relativité générale (champ gravitationnel, trous noirs, ondes gravitationnelles, ...)
3. Éléments de mécanique quantique relativiste
3.1. Généralisation de l’équation de Schrödinger pour les particules relativistes
3.2. Notion de spineurs
3.3. Équation de Dirac (particule massive de spin ½)
3.4. Notion de couplage spin-orbite
3.5. Opérateurs de création et d’annihilation
3.6. Applications aux matériaux réels
1.1. Aspects historiques de la radioactivité
1.2. Propriétés générales du noyau (isotopes)
1.3. Les modèles nucléaires (vallée de la stabilité)
1.4. Interactions faibles / interactions fortes
1.5. Les réactions nucléaires
1.6. La désintégration a
1.7. La désintégration b
1.8. La désexcitation nucléaire et atomique (rayonnement g)
1.9. Fusion / Fission
1.10. Energie nucléaire
2. Relativité
2.1. Incohérence entre la mécanique de Newton et la théorie de Maxwell
2.2. Transformations de Lorentz
2.3. Addition non linéaire des vitesses (de Galilée à Einstein)
2.4. L’espace-temps
2.5. Cinématique relativiste
2.6. Problèmes concrets intégrant les concepts de la relativité restreinte
2.7. Concepts généraux de relativité générale (champ gravitationnel, trous noirs, ondes gravitationnelles, ...)
3. Éléments de mécanique quantique relativiste
3.1. Généralisation de l’équation de Schrödinger pour les particules relativistes
3.2. Notion de spineurs
3.3. Équation de Dirac (particule massive de spin ½)
3.4. Notion de couplage spin-orbite
3.5. Opérateurs de création et d’annihilation
3.6. Applications aux matériaux réels
Méthodes d'enseignement
Cours magistraux et séances d’apprentissage par exercices (travaux dirigés) en parallèle afin de permettre aux étudiants de rendre plus concrets les concepts théoriques présentés
Modes d'évaluation
des acquis des étudiants
des acquis des étudiants
Les étudiants sont évalués individuellement par écrit sur base des objectifs particuliers annoncés précédemment (questions portant sur leur connaissance, leur compréhension, et leur capacité à appliquer les concepts abordés au cours, cette dernière étant développée lors des séances d'exercices)
Ressources
en ligne
en ligne
À définir ultérieurement par les enseignants nommés.
Bibliographie
Plusieurs livres basés sur la thématique de la physique nucléaire et relativiste sont disponibles en bibliothèque.
Support de cours
- Sur Moodle - UCLouvain, sont disponibles : les transparents/syllabus de support/énoncés des séances d’exercices, ainsi que quelques livres de support en version scannée.
Faculté ou entité
en charge
en charge
