Physique

Niveau de fin de classe préparatoire.

– Permettre aux étudiants d’assimiler les postulats fondamentaux de la physique quantique et d’appréhender, notamment, la physique microscopique en termes probabilistes.
– Maîtriser les notions de physique statistique et les fondements des distributions statistiques classiques, quantiques, des potentiels thermodynamiques et chimiques.
– Comprendre les évolutions de la pensée scientifique dans une perspective d’histoire des idées, à mi-chemin entre empirisme et spéculation.
– Être capable d’identifier les implications dans les sciences de l’ingénieur.

Partie physique quantique :
– Limites de l’approche classique
– Dualité onde corpuscule
– Description probabiliste, postulats fondamentaux et mesure
– Description du moment angulaire, orbital et de spin
– Distinction fermions/bosons
– Intrication et non-localité
On illustrera ces concepts avec des exemples concrets, comme l’atome d’hydrogène, l’oscillateur harmonique, l’effet tunnel et les boîtes quantiques.

Partie physique statistique :
– Rappels de probabilité pour la physique,
– Marches aléatoires et diffusion – Construction des équations fondamentales,
– Principes de base et distributions microcanonique et canonique,
– Exemples d’application,
– Éléments sur les distributions grand-canoniques et quantiques,
– Premières notions sur les transitions de phase.

– Familiariser l’élève avec un cadre conceptuel inhabituel, car différent des intuitions que l’on se forme à notre échelle macroscopique ;
– Apprendre à gérer le non-déterminisme en physique et en sciences de l’ingénieur ;
– Connaître des concepts fondamentaux de la physique qui sont utiles dans de nombreux domaines scientifiques et techniques.
Cet enseignement permet également à l’élève de s’entraîner à :
-1 Identifier les paramètres cruciaux déterminants pour résoudre un problème ;
-2 Inventer des solutions originales ;
-3 Faire preuve de rigueur mathématique lors de la résolution ;
-4 Intégrer un mode de raisonnement relativement complexe.

Contrôle Continu (CC) :
CC1 (partie « Physique Quantique ») : 1 écrit, 1 DS blanc et des microquestions lors des travaux dirigés qui contribuent pour 50 % de la note finale.
CC2 (partie « Physique Statistique ») : 2 écrits qui contribuent pour 50 % de la note finale.

Partie physique quantique : polycopiés du cours. Livre de Griffith. Solutions de TD et autres disponibles sur Moodle.
Partie physique statistique : livres à la bibliothèque. Quelques documents pour les TD.

Thomas Durt, Philippe Réfrégier, Georges Bérardi, Frédéric Galland, David Zarzoso, Loic Le Goff, Muriel Roche, Julien Fade, Frédéric  Schwander, Nicolas Sandeau, Marc Jaeger.