Les Projets Expérimentaux de M1 en Physique sont organisés sur toute l’année. 

Au premier semestre, une phase de préparation a lieu sous forme d'étude bibliographique. Il s’agit d’analyser un problème physique à partir d’articles de recherches expérimentales, d'évaluer les paramètres pertinents à mesurer et leurs ordres de grandeur, puis de construire un dispositif avec l’aide de l’équipe enseignante constituée de chercheurs et d’enseignants-chercheurs et avec le soutien de l’équipe technique du département de physique de l’ENS de Lyon. 

Numerical techniques have become pervasive in any field of Physics, from theory to experiments. This course offers a survey of some of the most relevant numerical problems raised by modern Physics (eigenvalue problems, calculation of statistical sums, minimisation of many-variable functions, and solution of differential equations), and of some of the most common and efficient computer algorithms devised to solve these problems.  
The lectures (held in English) will be accompanied by hands-on TD sessions, each aimed at the actual solution of a Physics problem using the techniques described in the lectures. 
 

La première partie du module est une introduction à la formulation covariante de l'électrodynamique. Cette formulation met en évidence le caractère intrinsèquement relativiste de la théorie de Maxwell, et mène naturellement aux transformations de Lorentz du champ électromagnétique. La deuxième partie du module propose une introduction aux descriptions Lagrangienne et Hamiltonienne de la théorie classique des champs. Cette dernière, ouvre la porte aux développements majeurs de la physique du 20ème siècle: les symétries et la théorie quantique des champs, qui est à la base de toutes nos théories fondamentales actuelles.

La dynamique des fluides est au cœur de nombreux défis industriels (optimisation du mélange, énergie renouvelable, médecine, réduction du frottement) et environnementaux (prédiction de la circulation atmosphérique, fonte des glaces). Dans de nombreux cas, ces défis sont difficiles à résoudre car les comportements des fluides sous-jacents (eau, gaz, cristaux liquides, fluides biologiques) sont infiniment complexes et difficile à prédire (étant décrits, pour beaucoup d’entre eux, par l’équation de Navier-Stokes).

Nous abordons la physique nucléaire, en introduisant des notions de dimension et de masse du noyau. Nous étudions la stabilité, par les modèles de goutte liquide et de couches sphériques, ainsi que la désintégration par émission radioactive, fission et fusion des noyaux. Nous terminons par l'étude des applications astrophysiques et des interactions entre nucléons.

Ce module présente une introduction aux méthodes de résolution des systèmes non linéaires ainsi qu’aux notions de chaos. La présentation privilégie l’étude d’un nombre restreint d’équations modèles à l’aide de méthodes analytiques simples ou bien de méthodes géométriques élémentaires. La présentation s’appuie sur une progression systématique à partir des équations différentielles du premier ordre, avant d’étudier des exemples dans le plan de phase, les cycles limites et leurs bifurcations. Le cours se termine par l’étude des phénomènes de chaos à partir du modèle de Lorenz ou sur des applications itérées. Les notions de fractales, d’attracteurs étranges ou d’exposants de Lyapunov sont brièvement abordées. Les différentes notions sont illustrées à l’aide de nombreux exemples de physique, de mécanique, d’électronique, de chimie, de biologie, d’écologie,...

Bibliographie

S.H. Strogatz : Nonlinear Dynamics and Chaos, Westview Press (2014)

Introduction. Place et position de la discipline. Description des processus stochastiques. Transformations et représentations. Procédure d'échantillonnage, théorème de Shannon-Whittaker, redondance, échantillonnage pratique. Signal à temps discret. Transformée en z. Transformée de Fourier discrète. Filtrage linéaire à temps discret. Filtres dynamiques. Introduction à la théorie du filtrage optimal. Modélisation ARMA. Prédiction linéaire. Introduction à la théorie de la détection et de l'estimation. Analyses Temps-Fréquence et en ondelettes. A la recherche d'outils adaptés à l'analyse des signaux non stationnaires. Éléments de traitement d'images. Quantification, lissage, détection de contours, segmentation, compression.
Initiation au logiciel Matlab avec synthèse et analyse de processus aléatoire 1D ou 2D.

Les Projets Expérimentaux de M1 en Physique sont organisés sur toute l’année. 

Au second semestre, les étudiants ont ainsi accès à un matériel de recherche de pointe et développent des réalisations expérimentales en lien avec des sujets de recherche actuels. 6 journées complètes sont consacrées à la réalisation des mesures et à l’analyse des données recueillies.

UE visant à connaître les grands propriétés physiques, chimiques, et minéralogiques de la Terre (niveau base), les principes de construction des modèles sismologiques de Terre (niveau approfondi), leur intégration dans le contexte de la géodynamique globale (niveau approfondi). Thèmes abordés : structure globale de la Terre ; sismologie mesure, ondes de volume, ondes de surface, modes propres pesanteur et forme de la Terre ; marées ; rotation de la Terre ; convection du manteau ; structure thermique et minéralogique ; planétologie et système solaire.

Le but de cet enseignement est de donner un aperçu de la physique des particules et de la construction du Modèle Standard. Ce cours détaillera la classification et l'identification des particules et les caractéristiques des interactions fondamentales.

Une cellule fonctionne avec de faibles nombres de molécules et des énergies comparables aux énergies thermiques ; comment peut-elle avoir un comportement déterministe dans ces conditions ? Comment la dynamique des tissus émerge du comportement des cellules individuelles ? Les outils physiques basés sur des concepts de matière molle, de physique statistique, de thermodynamique et de mécanique des milieux continus, permettront d’analyser comment s’auto-organisent les structures du vivant des échelles subcellulaires (nanométriques) aux échelles des tissus (millimétriques). Nous verrons en retour comment les objets biologiques génèrent de nouvelles problématiques de Physique et conduisent au développement de méthodes expérimentales et théoriques pour les traiter.

Le but de ce cours est de présenter les notions essentielles dans la caractérisation d’une phase en matière condensée : nature du fondamental et ses symétries, excitations de basse énergie (quasi-particule), théorie effective décrivant ces excitations et les propriétés physique de la phase. Ces notions sont introduites à l’aide de trois exemples fondamentaux : la superfluidité, la supraconductivité, et le magnétisme. On insistera sur le lien entre la théorie, la phénoménologie et les manifestations expérimentales.

On abordera successivement : - la seconde quantification - la condensation de Bose-Einstein - la théorie de Ginzburg-Landau - la superfluidité de l’hélium IV - la supraconductivité : phénoménologie et théorie BCS - le magnétisme

Cet enseignement représente une introduction (illustrée par de nombreux exemples) aux groupes, et plus particulièrement aux groupes de Lie, ainsi qu'aux algèbres de Lie et aux représentations des groupes et algèbres de Lie. Ces notions jouent un rôle fondamental dans les théories physiques qu'elles soient classiques ou quantiques, relativistes ou non relativistes. (H. Weyl : “As far as I see, all a priori statements in physics have their origin in symmetry.”)