La physique des particules et la cosmologie

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Transcript La physique des particules et la cosmologie

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U. Goerlach, UdS, M2 présentation 2012

Master Sciences, technologies, santé,
mention « Physique »
[email protected]
[email protected]

Le Master physique est structuré en deux ans et 5 spécialités :
http://masterphysique.u-strasbg.fr/


Astrophysique (Ariane Lancon et Christian Boily)



Matière Condensée et Nanophysique (MCN, Mebarek Alouani)



Physique des Rayonnements, Détecteur, Instrumentation et Imagerie (PRIDI,

Patrice Laquerriere)


Physique cellulaire (Daniel Riveline)

• Physique Subatomique et Astroparticules (PSA)

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Le Master physique est structuré en deux ans :
M1 : Enseignement commun pour toutes les spécialités
M2 : Enseignement spécifique pour chaque spécialité

M1 S1
UE 1 - Mécanique quantique et Physique statistique
UE 2 - Méthodes Numériques
UE 3 - Recherches actuelles en physique
UE 4 - Physique expérimentale I (présence aux TP obligatoire)
UE 5 - UE obligatoire à choix* (1 parmi la liste)
Théorie des groupes appliquée à la Physique
Les objets de l'univers et leur observation
Théorie classique des champs
Physique des rayonnements, détecteurs, instrumentation et imagerie
Anglais

UE 6 - UE libre
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U. Goerlach, UdS, M2 présentation 2012

Le Master physique est structuré en deux ans :
M1 : Enseignement commun pour toutes les spécialités
M2 : Enseignement spécifique pour chaque spécialité

M1 S2
UE 1 - Matière nucléaire et particules élémentaires et
physique de la matière
UE 2 – Physique expérimentales II
Stage
Sensibilisation en physique expérimentale

UE 3 - UE optionnelle au choix (1 parmi la liste)
Particules et Astroparticules
Physique des astres et relativité
Nanostructures et Nanophysique
Mécanique des milieux continus
Physique atomique et moléculaire
Travaux d'Études et de Recherche

UE 4 - UE libre
UE 5 - Anglais disciplinaire
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M2

http://master-psa.u-strasbg.fr



Candidatures en printemps (pour M1 et M2)
• Il est possible d’entrer en M2 avec un diplôme M1 d’une autre
université
• Sélection par une commission pédagogique



La 2eme année est accueillie par l’IPHC

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Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien

UMR 7178

Pluridisciplinaire
Plusieurs disciplines et
thèmes de recherche communs à plus qu’une discipline

Directrice Christelle Roy

DRS (Département de Recherches Subatomiques) 66 EC+C
DEPE (Département d’Ecologie, Physiologie et Ethologie) 22 EC+C
DSA (Département des Sciences Analytiques) 25 EC+C
Doctorants : 81 étudiants inscrits en 2011
DRS : 41, DEPE : 22, DSA : 21
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U. Goerlach, UdS, M2 présentation 2012

Pluridisciplinaire
• Plusieurs disciplines et
• thèmes de recherche communs à plus qu’une discipline

Hubert Curien (1924 - 2005)
• Cristallographe (nouvelle forme cristalline du gallium)
• Directeur général du CNRS de1969 à1973
• Président du CNES de 1976 à1984
• Ministre de la recherche de 1984 à1986
puis de 1988 à1993 (Fête de la science)

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Physique Subatomique et Astroparticules
10-10m

la taille d’univers
observable
10+26m

Noyaux 10-15m
Particules élémentaires
Leptons (ne,e)
Quarks (u,d)
Interactions
fondamentales

<< 10-18m

Cosmologie
Matière noire
Energie noire
Antimatière
Rayons cosmiques

La masse et le boson de Higgs
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La physique subatomique : les deux infinis

Les particules élémentaires et
leur interactions
Objets complexes
(hadrons, noyaux)

Physique des Particules
Astroparticules

Physique Nucléaire

Radiochimie,
Imagerie biomédicale
Aval du cycle
Dosimetrie
Des connaissances fondamentales et
des expertises pour répondre aux
attentes sociétales : énergie,
environnement, santé

Les mécanismes qui ont conduit à la formation de l’Univers tel que
nous le connaissons aujourd’hui

Proposer des solutions pour l’énergie
et la sûreté nucléaire; pour améliorer
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le diagnostic et la thérapeutique

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La physique nucléaire
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Le Modèle Standard

Particules élémentaires
et leurs interactions
Fermionen (S=1/2)
3 "Familles "
Leptons (ne,e), (nm ,m) (nt ,t)
Quarks

(u,d), (c,s), (t,b)

L'électromagnétisme
(el. charge, photons)

L'interaction forte
(Charge "couleur", Gluons)

Bosons, les médiateurs des interactions

L'interaction faible
( charge faible , Z0, W)

Gravitation ( Masse, Graviton)

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LeMaster
LHC title style
Click to edit
Grand Collisionneur de Hadrons

7 TeV protons + 7 TeV protons


Click
to edit Master
text styles
CMS
CMS


Second level experiment
"

Third level



Fourth level
"
Fifth level

• Proton beams circulate 11,245 times/sec

• 100’s of millions of proton-proton
collisions/second
• Collisions are a billion times hotter than
the centre of the sun and create new
particles (E = mc 2)

ALICE
Lucas Taylor, 2012

CERN Computer Centre
CMS Centre @ CERN
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11
11


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Détecteurs électroniques

H ®mmmm
0

+

-

+

-

Expérience
CMS au LHC (CERN)
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Physique subatomique et astroparticules

Les instruments associés

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Département de Recherches
Subatomiques
Equipes scientifiques (expérimentale et théorique) :
• Hadrons et noyaux


Physique Nucléaire Théorique



Couches et Amas dans les Noyaux



ALICE

• Modèle standard et au-delà





Physique Théorique des Hautes Energies



Neutrinos (accélérateurs, réacteurs, astroparticules)



PICSEL (micro-détecteurs et applications)



CMS

Energie, environnement et santé


ImaBio



Radiochimie



RaMsEs



Aval du cycle
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M2-PSA Objectifs
Formation par et pour la recherche visant à former des spécialistes
 Physique subatomique (expérimentateurs et théoriciens, physique du noyau,
des particules, astroparticules et cosmologie)
 Techniques d’expérimentation (détecteurs)
 Informatique (programmation, grands réseaux de calcules, traitement des
données ..)
 Travail en grandes équipe, communication professionnelle et scientifique au
niveau international

Les diplômés du M2 seront capables d’intervenir durant les
différentes phases d’un projet de la physique subatomique :


Définition de la problématique physique,



Conception, développement et mise au point des systèmes de détection,



Prise et analyse de données,



Modélisation de l’expérience et des interactions physiques,



Interprétation physique.
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Programme – S3
L’enseignement sera en anglais !

1er semestre : 30 ECTS
6 UE obligatoires (Tronc commun) (22 h/UE) :
Théorie quantique des champs (J. Polonyi)
Noyaux et interactions entre nucléons (J. Dudek)
Particules élémentaires et symétries (D. Bloch)
Interaction rayonnement-matière et Systèmes de détection et
instrumentation (28 h, U. Goerlach, A. Nourreddine)
Modélisation et analyse des données (B. Hippolyte)
Séminaire (U.Goerlach et J. Dudek)

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Programme – S3
4 UE obligatoires au choix (20 h/UE)
Insertion professionnelle (en commun avec les autres spécialités)

Du noyau aux étoiles (B. Gall)
Physique du noyau : approche théorique (H. Molique)
Aspects théoriques de physique des particules (B. Fuks)
Au-delà du Modèle Standard : recherche de nouvelle physique
(I. Ripp-Baudot)

Astroparticules et cosmologie observationnelle (Th. Pradier)
Relativité générale et cosmologie (M. Rausch de Traubenberg)
Neutronique et aval du cycle électronucléaire
(G. Rudolf et M. Kerveno)

Eléments de mécanique analytique et quantique, relativité restreinte

+ 1 UE libre

(J. Bartel)

Fortement
recommandé !!
Commence déjà
en septembre
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Programme – S4
J.Baudot, O.Dorvaux, S.Greder, B.Hippolyte)

Traitement informatique d'un projet de physique (TIPP) : 3 ECTS
Introduction : programmation en C++ et ROOT
Mini projet informatique autonome, travail en binôme :



Problème de physique.



La mise en équation, mise au point et exploitation de logiciels et
l'interprétation des résultats.



Chaque sujet est suivi par un tuteur.



Un résumé écrit, illustré par des codes commentés, ainsi qu'un



Exposé oral individuel en anglais, en commun avec les étudiants du
Master Matière condensée et Nanophysique.

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Programme – S4
Stage de recherche (!!) en laboratoire (14 semaines) : 27 ECTS
Ce stage doit permettre à l’étudiant :


Travail de recherche indépendant / autonome



Se confronter aux problématiques de recherche,



Comprendre la physique et



Placer sont travail dans le contexte large du domaine de recherche



Synthétiser (rapport et présentation) les résultats des travaux effectués



Tester ses capacités d'intégration dans une équipe de recherche,



Evaluer son degré d’autonomie.

L’initiation à la recherche constitue une étape préalable
à un travail de thèse
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U. Goerlach, UdS, M2 présentation 2012

Possibilités de stages
Laboratoires d’accueil

IPHC Strasbourg,
GRPHE Mulhouse,
APC Paris
CPPM Marseille,
CENBG Bordeaux,
CSNSM Orsay,
CEA Saclay + Cadarache
GANIL Caen,
IPN Orsay,
IRSN Cadarache, Saclay
LAL Orsay,
LLR Palaiseau,
LPSC Grenoble
SUBATECH Nantes

Laboratoires internationaux :
CERN Genève,
GSI Darmstadt,
KIT Karlsruhe (FZ)
INR Legnaro,
JYFL Finlande
Fermilab Chicago,
...

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U. Goerlach, UdS, M2 présentation 2012

Possibilités professionnelles ouvertes avec le
diplôme du Master PSA :
Le secteur public :
(Enseignant)-Chercheur : Universités, CNRS, CEA (après thèse)
Cadre scientifique et/ou ingénieur : IRSN (Institut de Radioprotection
Nucléaire),

EDF, ANDRA (Agence Nationale pour la gestion des déchets), AREVA

, …..
Le secteur privé (Entreprises ) :






Développement des détecteurs et des systèmes de mesure,
Energie : Le cycle électronucléaire, énergies renouvelables,
Systèmes industriels complexes ….
Informatique, simulations, les banques, assurances..
…..
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U. Goerlach, UdS, M2 présentation 2012

Devenir après le Master ou Doctorat
Exemple de la promotion 2010-2011 :
5 financements de thèses
1 UdS IPHC Strasbourg (théorie nucléaire)
1 Région IPHC Strasbourg (CMS)
2 GSI (physique nucléaire et hadron thérapie)
1 cotutelle : Bruxelles-Strasbourg (CMS)
1 enseignement (Lux)
3 emplois industriels (ingénieurs, CDD ou CDI)

Les diplômés et thésards : (environ 60 % des diplômés continuent en thèse )
bourse MESR/UdS
CFR / BDI/région/France
bourse étranger
diplômé
diplômé/effectif
effectif (inscrits)
fraction thèse/diplômés

2006/7
7
1
2
17
85%
20
59%

2007/8 2008-2009
5
5
1
3
1
2
10
14
100%
93%
10
15
70%
71%

La vie professionnelle après la thèse :

9
69%
13
44%
thèses
soutenues

2007
2008
2009
2010
2011
total

2009-10
3
1

2010/11
1
1
3
9
82%
11
56%

2011/12
2
2
2
12
75%
16
50%

CDDCDI

postdoc

enseignant

total
23
9
10
71
84%
85
59%

privé

4
7
26
9

0
3
9
5

2
1
5
2

1

46

37%

22%

9%

2
1

inconnu

2
3

1
1
2
1

11%

11%

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U. Goerlach, UdS, M2 présentation 2012

Préalables pour l’entrée en M2


Bon niveau en physique :
– Mécanique quantique !!
– Introduction physique subatomique
– Relativité restreinte
– Bases en statistique
– Interaction rayonnement matière



Motivation claire : Pourquoi je veux le faire ???
– Thèse?
– Qualification du Master pour votre projet professionnel



Préparation
– Réviser les cours pendant l’été
– « Summer student » ou stage d’été

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