Introduction à la physique des particules et à la physique nucléaire (cours et exercices) / Einführung in die Teilchen- und Kernphysik (Vorlesung und Übungen) / Introduction to particle and nuclear physics (lecture and exercises)

  • Enseignement

    Détails

    Faculté Faculté des sciences et de médecine
    Domaine Physique
    Code UE-SPH.02203
    Langues Allemand , Anglais, Français
    Type d'enseignement Cours
    Exercice
    Cursus Bachelor
    Semestre(s) SP-2023

    Titre

    Français Introduction à la physique des particules et à la physique nucléaire (cours et exercices)
    Allemand Einführung in die Teilchen- und Kernphysik (Vorlesung und Übungen)
    Anglais Introduction to particle and nuclear physics (lecture and exercises)

    Horaires et salles

    Horaire résumé Mardi 08:15 - 10:00, Bi-mensuel impaire (Semestre de printemps)
    Mercredi 13:15 - 15:00, Hebdomadaire (Semestre de printemps)
    Struct. des horaires 2h par semaine durant 14 semaines + 2h durant 7 semaines (impaires)
    Heures de contact 42

    Enseignement

    Responsables
    • Beck Hans Peter
    Enseignants
    • Beck Hans Peter
    Assistants
    • Muster Augustin
    • Schadt Jules
    Description

    Particle physics deals with the fundamental building blocks of matter and their interactions. 
    The exploration of subatomic physics started in 1896 with Becquerel's discovery of radioactivity; and J.J.Thomson's discovery of the electron as a component of the atom; which was followed by Rutherford’s discovery of the atomic nuclei in 1911. 
    With the further development of experimental tools, theoretical understanding and an impressive world-wide ongoing experimental program, often involving powerful particle accelerator, quarks and leptons have been discovered and identified as the fundamental building blocks of all matter in the Universe.

    Objectifs de formation

    This course gives an introduction in the objectives, tools and methods of particle and nuclear physics in six chapters:

    1 – Basic concepts
    Resolving the structure of matter
    Natural units
    Special Relativity
    Particle decay and interactions
    Fixed target vs. colliding beam experiments

    2 – Accelerating Particles
    Electrostatic high–voltage generators
    Linear accelerator
    Cyclotron
    Betatron
    Synchrotron
    Beamlines and focusing

    3 – Interaction of Radiation with Matter
    Particles traversing matter
    Bethe–Bloch: Mean energy loss per path length
    Mean range and Bragg peak
    Electrons and photons traversing matter
    Electromagnetic shower
    Nuclear interactions

    4 – Detecting Particles
    Bubble chamber
    Scintillation
    Wire chambers
    Čerenkov detector
    Calorimeter

    5 – The Standard Model
    Interaction types
    Bosons and Fermions
    Hadrons — Baryons and Mesons 
    Electromagnetic, Weak, and Strong Interactions

    6 – Building up the Nuclei
    Nuclei are quark matter
    Nuclear binding energies
    Weizsäcker liquid droplet model
    Nuclear decays
    Fusion and fission
    How the sun produces its energy
    Radioactivity in the environment 

    Softskills Non
    Hors domaine Non
    BeNeFri Oui
    Mobilité Oui
    UniPop Non

    Documents

    Bibliographie

    Particles and Nuclei – An Introduction to the Physical Concepts, 2015
    Bogdan Povh, Klaus Rith, Christoph Scholz, Frank Zetsche, Werner Rodejohann
    ISBN 978-3-662-46320-8 (hardcover, English edition, 2015) 

    ISBN 978-3-662-49583-4 (softcover, English edition, 2015)
    ISBN 978-3-642-37821-8 (softcover, German edition, 2013)
    http://www.springer.com/us/book/9783662463208

    Introduction to Elementary Particle Physics, 2nd edition, 2014
    Alessandro Bettini
    ISBN 978-1-107-05040-2
    http://www.cambridge.org/us/academic/subjects/physics/particle-physics-and-nuclear-physics/introduction-elementary-particle-physics-2nd-edition

    Subatomic Physics, 3rd Edition, 2007
    Ernest M Henley, Alejandro Garcia
    ISBN 978-9-812-70056-8 (hardcover) 

    ISBN 978-9-812-70057-5 (softcover) 

    http://www.worldscientific.com/worldscibooks/10.1142/6263

    Particle Data Group – PDG
    http://pdg.lbl.gov

     

  • Dates et salles
    Date Heure Type d'enseignement Lieu
    22.02.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    28.02.2023 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    01.03.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    08.03.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    14.03.2023 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    15.03.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    22.03.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    28.03.2023 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    29.03.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    05.04.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    19.04.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    25.04.2023 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    26.04.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    03.05.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    09.05.2023 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    10.05.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    17.05.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    23.05.2023 08:15 - 10:00 Exercice PER 08, salle 0.51
    24.05.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
    31.05.2023 13:15 - 15:00 Cours PER 08, salle 0.51
  • Modalités d'évaluation

    Evaluation continue et examen oral - SP-2023, Session d'été 2023

    Mode d'évaluation Par note
    Description Épreuve orale de 20 min. - réussite des exercices obligatoire pour pouvoir se présenter à l'examen

    Evaluation continue et examen oral - SP-2023, Session d'automne 2023

    Mode d'évaluation Par note
    Description Épreuve orale de 20 min. - réussite des exercices obligatoire pour pouvoir se présenter à l'examen

    Evaluation continue et examen oral - SA-2023, Session d'hiver 2024

    Mode d'évaluation Par note
    Description Épreuve orale de 20 min. - réussite des exercices obligatoire pour pouvoir se présenter à l'examen
  • Affiliation
    Valable pour les plans d'études suivants:
    Complément au MSc en physique [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Complément au MSc en physique > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Complément au MSc in Bioinformatics and Computational Biology [MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Complément au MSc in Bioinformatics and Computational Biology > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Enseignement complémentaire en sciences
    Version: ens_compl_sciences
    Paquet indépendant des branches > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Physique 150
    Version: 2023_1/V_01
    BSc en physique, branche principale, 2ème années > Physique, branche principale 2e année, UE obligatoires (dès SA2020)

    Physique 30 (PHYS1-30 et PHYS2-30)
    Version: 2023_1/V_01
    Branche complémentaire en physique 30 > Prérequis : Sans ou avec la Physique propédeutique > PHYS2 (Prérequis : avec la Physique propédeutique) > Physique, branche complémentaire PHYS2-30, UE obligatoires (dès SA2023)

    Physique 60 (PHYS3-60 et PHYS4-60)
    Version: 2023_1/V_01
    Branche complémentaire en physique 60 > Prérequis : Sans ou avec la Physique propédeutique > PHYS3 (sans la Physique propédeutique) > Physique, branche complémentaire PHYS3-60, UE obligatoires (dès SA2020)
    Branche complémentaire en physique 60 > Prérequis : Sans ou avec la Physique propédeutique > PHYS4 (avec la Physique propédeutique) > Physique branche complémentaire PHYS4-60, UE obligatoires (dès SA2023)

    Physique [3e cycle]
    Version: 2015_1/V_01
    Formation continue > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Physique [POST-DOC]
    Version: 2015_1/V_01
    Formation continue > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Préalable au Bioinformatique et biologie computationnelle [PRE-MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Préalable au MSc in Bioinformtics and Computational Biology > UE avancées en Physique (niveau bachelor)

    Préalable au MSc in Physics [PRE-MA]
    Version: 2022_1/V_01
    Préalable au MSc en physique > UE avancées en Physique (niveau bachelor)