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 mécanique des fluides permet de décrire le mouvement macroscopique des fluides, en partant des équations de conservation de la masse et du mouvement, et des lois de la thermodynamique. La mécanique des fluides a historiquement motivé de nombreux travaux en mathématiques appliquées et en physique fondamentale des systèmes complexes. L'équation de Navier Stokes, bien que connue depuis plus de 100 ans, est à l'origine d'une dynamique infiniment riche et (toujours) difficile à décrire des fluides simples (eau, gaz) et complexes (cristaux liquides, fluides biologiques). La mécanique des fluides est au centre de nombreux défis industriels (mélange, énergie renouvelable, médecine, réduction du frottement) et environnementaux (circulation atmosphérique, fonte des glaces). Elle joue également un rôle important dans notre compréhension de l'univers (dynamique des étoiles, formation des planètes). 

Le cours de mécanique des fluides du SDM a pour objectif de donner aux étudiants les outils théoriques nécessaires à l'étude d'une grande variété d'écoulements fluides. Nous discuterons de la complexité des équations générales de la mécanique des fluides, puis nous apprendrons à formuler des hypothèses permettant de les simplifier (que ce soit pour des simulations numériques ou un traitement analytique) tout en conservant les ingrédients physiques d'intérêt. 

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.

Ce cours de Physique des systèmes biologiques a pour but de fournir aux étudiants la plupart des concepts et outils utilisés pour comprendre et caractériser les propriétés physiques des systèmes biologiques. Ce type d'approche est de plus en plus répandu en biologie moléculaire et cellulaire, et a contribué à de nombreuses avancées significatives aussi bien expérimentales que conceptuelles dans le domaine. Le cours permet de couvrir la majorité de ces approches: la physique statistique appliquée à la biologie moléculaire, la modélisation spécifique des macromolécules biologiques et l'étude des membranes biologiques et du cytosquelette.

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.”)