2 - Détails des autres U.E.
Les Unités d’Enseignement, descriptif et les crédits correspondants (ECTS)
*** COURS PROPOSES A L’OBSERVATOIRE DE PARIS***
>>>> Sciences de l’Univers (6 ECTS, S1)
Structure interne des étoiles (D. Péquignot, 10 h de cours, TD).
Couleur et température effective des étoiles. Diagramme Hertzsprung-Russell ; cas des amas d’étoiles. Théorème du viriel ; objets (sphériques) autogravitants « froids » et « chauds ». Diffusion des photons et relation masse-luminosité. Fusion thermonucléraire et relation masse-rayon. Échelles de temps. Notions d’évolution stellaire.
Milieu interstellaire (D. Péquignot, 10 h de cours, TD).
Images globales du milieu interstellaire galactique à différentes longueurs d’ondes. Extinction interstellaire et composante solide. Les quatre phases gazeuses : moléculaire, atomique, ionisée tiède, coronale. Exemples d’images et de spectres de nébuleuses. Raies d’émission permises, interdites et de structure fine. Excitation des raies par recombinaison et par collision électronique. Atome à trois niveaux et concepts de diagnostic de plasma dilué. Photoionisation et recombinaison ; sphère ou coquille de Strömgren. Régimes de température selon la composition chimique et l’étoile excitatrice.
La Galaxie et le Groupe Local (M. Haywood, 10 h de cours, TD).
Notions de base sur la photométrie (magnitudes, couleurs), l’astrométrie (parallaxes, mouvements propres) et la spectroscopie. Description d’ensemble de la Galaxie et du Groupe Local : contenu, différents types de galaxies. Notion de population stellaire. Description de la Galaxie. Notions de base sur l’évolution galactique.
Physique des galaxies (F. Durret, 10 h de cours, TD).
Propriétés générales des galaxies. Petit historique. Moyens d’observation modernes des galaxies dans tous les domaines de longueur d’onde, au sol et dans l’espace. Morphologie, propriétés physiques, contenu (étoiles, gaz, matière noire). Indicateurs de distances. Cinématique des galaxies. Galaxies en interaction. Galaxies à noyau actif. Les grands relevés de galaxies dans divers domaines de longueurs d’onde et leur utilisation pour cartographier et cartographier l’Univers. Notions sur la formation et l’évolution des galaxies. Propriétés physiques des groupes et amas de galaxies.
Introduction à la Cosmologie (V. Cayatte, 10 h de cours, TD).
L’univers homogène et isotrope. Le modèle cosmologique standard. Les paramètres cosmologiques. Le Big Bang : la nucléosynthèse primordiale et l’évolution thermique de l’univers. La matière noire. L’accélération de l’univers et l’énergie noire. L’univers inhomogène. Le rayonnement fossile. L’inflation.
Histoire de l’astronomie ancienne (T. Widemann, 10 h de cours).
L’astronomie babylonienne et égyptienne. Les présocratiques et l’atomisme. La pensée athénienne : Platon, Aristote et le géocentrisme triomphant. La période hellénistique : Erathostène, Apollonius et Aristarque. Ptolémée et l’Almageste : le couronnement de la science antique. Le monde arabo-islamique médiéval : héritage et enrichissement de la science antique. Le moyen-âge européen : déclin et renaissance scolastique. La révolution copernicienne. Kepler et Galilée : la fin de la pensée aristotélicienne. Newton : une nouvelle vision cohérente du monde
>>>> Sciences de la Terre et des planètes (6 ECTS)
Planétologie comparée (A. Doressoundiram, T. Widemann, 10 h de cours, TD).
Description générale du Système Solaire : 1- Surfaces planétaires : Phénomène de la différenciation. Energie interne des planètes. Géologie, tectonique et volcanisme. Étude des surfaces. Cratérisation. Physique des impacts. 2-Structure interne : Modèles des intérieurs planétaires (équilibre hydrostatique, équation d’état, ...). Structure interne des planètes telluriques. Structure interne des planètes géantes. 3- Physique des petits corps (astéroïdes et comètes) : Dynamique (résonances). Distribution de tailles et évolution collisionnelle. Composition. Minéralogie. Photodissociation et évolution chimique.
Atmosphères planétaires (E. Lellouch, 10 h de cours, TD).
Principes physiques régissant les atmosphères : équilibre hydrostatique, convection, thermochimie, photochimie, condensation et nuages, équilibre radiatif, effet de serre, équilibre de sublimation, transfert radiatif, dynamique, échappement. Moyens d’étude : imagerie, spectroscopie, mesures in-situ. Diversité des atmosphères planétaires : les atmosphères des planètes telluriques, des planètes géantes, et des satellites. Composition, structure thermique, météorologie. Indications sur l’origine et l’évolution des atmosphères planétaires.
Effets géophysiques sur la rotation de la Terre (C. Bizouard, 10 h de cours, TD).
Présentation générale de nos connaissances actuelles sur la rotation de la Terre : effets astronomiques, effets géophysiques - applications. Les équations dynamiques d’Euler pour un corps en rotation, linéarisation au cas de petites perturbations sur la rotation => équations d’Euler Liouville. Résolution pour un modèle de Terre rigide (aucun phénomène géophysique). Résolution pour un modèle de Terre à manteau élastique. Résolution pour un modèle de Terre à manteau élastique et noyau fluide Effets de l’atmosphère. Effets des océans. Effet du couplage électromagnétique noyau-manteau. Effets géodynamiques (rebond post-glaciaire, tremblements de terre).
Exoplanètes (F. Roques, D. Rouan, B. Bézard, 10 h de cours).
Les techniques de détection indirectes : vélocimétrie, astrométrie, micro-lensing, transits. Les techniques de détection directes dans les différents domaines de longueur d’onde, optique adaptative, interférométrie. Description des programmes en cours et des projets du sol et de l’espace.
Description des exoplanètes. Biais observationnels liés aux techniques d’observation, choix des étoiles cibles. Propriétés orbitales : comparaison avec les systèmes stellaires multiples et le système solaire. Propriétés physiques des exoplanètes, interactions avec l’étoile. Description des différents modes de formation possibles. Migration planétaire. Interactions disque-planètes, résonances. Comparaison aves les anneaux planétaires.
Missions spatiales (A. Barucci, 10 h de cours).
Introduction historique. Orbitographie. Lanceurs. Techniques de voyage (propulsion ionique, voile solaire...) Principales missions en cours et en programmation.
>>>> Gravitation et Relativité (6 ECTS, S1)
Mécanique céleste et systèmes de référence (J. Souchay, 30 h de cours, TD).
Théorèmes de base de la Mécanique Céleste. Le mouvement de deux corps : le problème képlérien, propriétés générales ; équations du problème à n corps. Systèmes d’équations canoniques et changements de variables canoniques. La méthode hamiltonienne. La méthode lagrangienne. Théorème de Jacobi. Théorie des perturbations, équations de Lagrange. Application au mouvement d’un satellite artificiel : équations de base.
Dynamique des corps en rotation (B. Levrard, 15 h de cours)
Principes fondamentaux de la dynamique, Eléments de cinématique vectorielle. Mouvement képlerien. Potentiel du corps solide. Moyennisation des équations de la dynamique. Problème des repères. Précession. Précession d’un satellite naturel et précession produite par le satellite. Perturbations planétaires. Théorie astronomique des paléoclimats. Effets dissipatifs de marée dans le système Terre-Lune. Aspects de la dynamique de la planète Mars et le problème des paléoclimats martiens.
Relativité et applications (P. Teyssandier, 25 h de cours, TD / RT1)
Relativité restreinte. Principe de relativité, espace-temps de Minkowski, quadrivecteurs, transformations de Lorentz. Relativité de la simultanéité, dilatation des durées, effet Doppler, aberration de la lumière. Effet Sagnac, métrique sur un disque tournant. 2) Relativité générale. Principe d’équivalence, introduction d’une métrique, temps propre, décalage gravitationnel des fréquences (effet Einstein), espace associé à un observateur. Mouvements des particules massives et des photons déduits du principe des géodésiques. Approximation post-newtonienne. Echelles de temps. Avance du périhélie des planètes, effet de retard (effet Shapiro), déviation des rayons lumineux.
>>>>Temps et Applications (3 ECTS, S2)
Horloges atomiques, principe et applications (Ph. Tuckey, Ph. Laurent, 25 h de cours, TD / RT2).
Principe de fonctionnement d’une horloge atomique : stabilisation de la fréquence d’un oscillateur sur une référence atomique, différents types d’interaction : préparation atomique, interrogation (Rabi, franges de Ramsey), détection du signal d’horloge, choix de l’atome de référence - différents types d’horloge. Performances des horloges atomiques : effets limitant la stabilité et l’exactitude de fréquence, amélioration des performances (utilisation d’atomes refroidis par laser, horloges optiques), comparaison des performances des différents types d’horloges. Quelques applications des horloges atomiques : construction d’échelles de temps, tests de physique fondamentale, positionnement par satellite, synchronisation (VLBI, réseaux de télécommunications). L’horloge atomique vue comme une expérience d’interférométrie atomique : rappels de dualité onde-corpuscule, les horloges atomiques au sein de l’interférométrie atomique, comparaison ondes optiques, ondes atomiques.
Transfert de temps (P. Uhrich, Ph. Tuckey 10 h de cours, TD, RT3).
Comparaisons d’horloges - Généralités : comparaison de fréquence (syntonisation) - comparaison de temps (synchronisation), estimateurs statistiques : variance d’Allan, variance temporelle. Comparaison d’horloges distantes - Principes et performances : effets affectant la propagation d’un signal électromagnétique (effets instrumentaux, effets atmosphériques, effets relativistes), comparaisons d’horloges via un satellite GPS, comparaison « Two-way » via un satellite géostationnaire de télécommunications. Besoins de comparaisons d’horloges distantes : construction des échelles de temps atomique, tests de physique fondamentale.
>>>>Théorie mathématique pour la Physique (6 ECTS, S2)
Géométrie et mécanique, outils mathématiques (A. Chenciner 40 h de cours, TD).
Prenant comme fil directeur une introduction à la structure géométrique des équations de la mécanique (1), on donnera dans le cours les bases nécessaires (2) en calcul différentiel, calcul extérieur et équations différentielles, qui permettent en particulier de comprendre la différence entre espace tangent et espace cotangent d’un espace de configuration .
(1) Géométrie et mécanique : introduction à la mécanique lagrangienne et hamiltonienne via le principe de moindre action. Invariant intégral de Poincaré-Cartan, équation de Hamilton-Jacobi. Symétries et intégrales premières. Structures symplectiques et de contact. Les flots géodésiques sur des surfaces et le problème restreint des trois corps illustreront la partie théorique.
(2)
— Calcul différentiel (dérivée, théorème d’inversion locale).
— Equations différentielles et champs de vecteurs.
— Formes différentielles et formule de Stokes.
>>>> Optique et Spectroimagerie Solaire (3 ECTS, S1, resp. G. Molodij, 30 h de cours, TD).
|
|
|
|
|
>>>> Instrumentation Hautes Energies (A. Zech, 3 ECTS, S1, 30 h de cours, TD
Le cours traite des interactions des particules élémentaires de haute énergie (rayons cosmiques, neutrinos, rayons X et gamma) avec la matière et les champs magnétiques - dans des sources astrophysiques et dans les détecteurs employés dans l’astronomie des hautes énergies.
La première partie du cours couvre la description des processus qui ont lieu entre les particules et la matière (ionisation, rayonnement de freinage, interactions nucléaires, photo-absorption, diffusion Compton, production et annihilation de paires...) et le rayonnement synchrotron.
Ensuite, l’exploitation des processus dans les méthodes de détection sera détaillée par des exemples concrets d’instruments de l’astrophysique des hautes énergies. Quelques résultats de recherches actuelles seront également discutés.
>>>>Instrumentation et méthodes associées (6 ECTS, S2)
Instrumentation optique et infrarouge ( resp. B. Mosser, 15 h de cours, TD).
Rappels d’optique géométrique. Rappels d’optique physique. Optique de Fourier et notions associées : diffraction de Fresnel et de Fraunhofer. Formation des images, interférométrie et cohérence. Optique atmosphérique et initiation à l’optique adaptative. Spectrométrie pour la haute résolution spectrale. Haute résolution angulaire. Imagerie grand champ. Grands projets instrumentaux.
Etude d’une chaîne de mesure, analyse du signal (resp. B. Mosser, 20 h de cours, TD).
Introduction à une chaîne de mesure. Notions de signal, bruit et biais. Rappel sur les variables aléatoires. Processus physiques de détection. Les bruits de mesure et le bruit de photons : propriétés statistiques des bruits. Notion de rapport signal à bruit et critères de détection. Mise en forme du signal, vers la mesure. Echantillonnage, filtrage.
Initiation à l’observation astronomique et à la réduction des données (resp. Y. Clénet, 15 h de cours, TP).
Observations nocturnes ou diurnes à l’Observatoire de Meudon, en mettant en œuvre des télescopes de la classe 0.3-1m et des instruments semi-professionnels. Réduction des observations. Utilisation d’outils logiciels professionnels. Pointage d’un télescope, coordonnées célestes, optique des télescopes. Imagerie CCD : principe du capteur, conditions d’utilisation, fonction d’étalement de point, aberrations, biais et bruits, acquisition et traitement de données numériques. Imagerie infrarouge : principe du capteur, conditions d’utilisation, cryogénie, rayonnement de fond thermique, biais et bruits, acquisition et traitement de données numériques. Interférométrie radio solaire : détection aux fréquences radio, interférométrie, bruits et parasites, acquisition et traitement de données informatisées. Spectroscopie : principe du spectrographe, transport par fibre optique, résolution spectrale, biais et bruits.
Initiation aux méthodes d’inversion et applications (M.J. Goupil, 10 h de cours, TD).
Introduction : définition de ce qu’on appelle un problème inverse. Exemples et illustrations. Aspects mathématiques, notion de problème mal posé. Méthodes classiques de résolution. Méthodes de régularisation linéaires. Applications astrophysiques et géophysiques.
Physique Statistique des milieux dilués et très denses (6 ECTS S1), M.L. Dubernet, Ph. Tuckey, 60 h de cours, TD)
Approche statistique des équilibres. Descriptions microcanonique, canonique et grand canonique. Thermodynamique. Systèmes classiques - gaz parfait- gaz réel. Gaz quantiques - Fermions, Bosons, condensation de Bose-Einstein - superfluides - supraconductivité. Vibrations dans les solides - phonons. Rayonnement du corps noir. Magnétisme. Processus irréversibles. Marche au hasard - mouvement brownien. Transition de phase - théorie de champ moyen. Opérateur densité. Fonctions de corrélations.
>>>> Dynamique des milieux dilués (3 ECTS S1 + 3 ECTS S2)
Mécanique des fluides neutres et ionisés (C. Sauty, 30 h de cours, TD)
Equations de bases de l’hydrodynamique et de la magnétohydrodynamique. Applications aux états d’équilibres statiques et dynamiques en astrophysique et en laboratoire. Ondes et instabilités. Convection, dynamo, chocs et discontinuités. Reconnection et turbulence.
Théories cinétiques et phénomènes de transport(C. Sauty, 30 h de cours, TD)
Equation de Liouville. Hiérarchie BBGKY. Equation de Boltzmann et phénomènes de transports dans les gaz dilués : du microscopique au macroscopique. Equation de Vlasov et ondes dans les plasmas. Mouvements stochastiques et brownien, modèle de Langevin.
>>>>Informatique (3 ECTS S1 + 3 ECTS S2), (C. Balança, C. Barban, F. Henry, 60 h de cours, TD)
Unix : Système de fichiers. Commandes de bases. Shell, expressions régulières, variables d’environnement, makefile. Internet, protocoles réseau, recherche d’information, Web, sécurité.
Fortran 90 : Syntaxe. Bibliothèque. Compilation. Test et débuggage. Analyse Numérique : Principales méthodes (dichotomie, Runge Kutta, ...).
Approche d’IDL et Java.
>>>> Anglo-physics (3 ECTS S2), (L. Celnikier, 30 h de cours, TD)
Cours d’anglais scientifique. Apprendre à écrire et à communiquer en anglais sur des sujets de physique. Le titre complet du cours est "Cosmic structures for the pedestrian : explorations in anglophysics"
COURS PROPOSES A L’UNIVERSITE PIERRE ET MARIE CURIE (Paris 6)
Physique Quantique Appliquée (6 ECTS S1, M.-C. Angonin, T. Fouchet, 60 h de cours, TD)
Formation aux méthodes de la physique quantique couramment utilisées, en particulier pour les sciences de la matière diluée et de l’environnement (océans, atmosphère, climats, télédétection, astrophysique, ...
Formalisme de Dirac et contenu physique de la mécanique quantique, particules indiscernables, moments cinétiques, théories des perturbations, atomes et molécules, éléments de spectroscopie.
Milieux Dilués : Rayonnement (3 ECTS S2, M.-C. Angonin, T. Fouchet, 30 h de cours, TD / MU541)
Introduction à la physique d’instruments de haute technologie, largement utilisés dans le domaine industriel aussi bien que dans la recherche, en particulier pour les sciences de la matière diluée et de l’environnement.
Résonance magnétique nucléaire, résonance paramagnétique électronique, systèmes à deux niveaux, milieu amplificateur, cavité laser.
Analyse réelle (12 ECTS S1, 120 h de cours, TD)
SPIP
PHP
MySQL
Apache