amphi 0 de physique - École polytechnique
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Amphi 0 de Physique
[email protected]://www.physique.polytechnique.fr/
Pourquoi faire de la physique
à l’Ecole polytechnique ?
Pourquoi faire de la physique ?
1. Pour découvrir une formidable aventure intellectuelle,
qui débute au début du XXème siècle
La physique classique est alors confrontée à quelques difficultés irréductibles
Incompatibilité entre mécanique newtonienne et électromagnétisme
L’énergie perdue par rayonnement électro-
magnétique devrait conduire à un effon-
drement de la matière dans un grand flash!
Selon la thermodynamique, un corps noir devrait rayonner une puissance infinie
Mécanique
quantique
Planck
(1900)
Einstein
(1905)
E = hº
¸ =h
p
de Broglie
(1923)
Pourquoi faire de la physique ?
1. Pour découvrir une formidable aventure intellectuelle,
qui débute au début du XXème siècle
La physique classique est alors confrontée à quelques difficultés irréductibles
Résultat négatif de l’expérience de Michelson - Morley
Einstein (1905)
La vitesse de la lumière dans le vide est la
même dans tout référentiel galiléenRelativité
restreinte
Référentiel mobile Référentiel du laboratoire
Abandon de la notion de temps absolu
Einstein (1915) : Relativité générale
Pourquoi faire de la physique ?
2. Parce que l’aventure se poursuit au XXIème siècle
Information quantique
Credits: R. Hurt/Caltech-JPL
http://www.ligo.caltech.edu/
for ground-breaking experimental methods
that enable measuring and manipulation of
individual quantum systems
2012 : Prix Nobel de physique décerné à Serge Haroche & David Wineland
http://www.cqed.org/
2015 : Observation des ondes gravitationnelles (prix Nobel 2017)
www.orolia.com
Pourquoi faire de la physique ?
3. En raison de son importance technologique considérable
Navigation par satellite Mesure de distance = mesure de temps
Horloges atomiques utilisant la transition
hyperfine de l’hydrogène ou du rubidium
1s
Prise en compte de l’effet de dilatation du temps lié à la vitesse du satellite
(relativité restreinte) et au champ de gravitation (relativité générale).
Pourquoi faire de la physique ?
3. En raison de son importance technologique considérable
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2014/
1962 : LED infrarouge (GaAs)
1962 – 1970 : LED rouges et vertes (GaP)
1994 : LED bleue (InGaN/AlGaN puis GaN)
“for the invention of efficient blue light-emitting diodes which
has enabled bright and energy-saving white light sources”
2014 : Prix Nobel de physique décerné à Isamu Akasaki, Hiroshi Amano et Shuji Nakamura
Pourquoi faire de la physique ?
4. En raison de sa portée interdisciplinaire, aux interfaces
avec la chimie, la biologie, la mécanique, la médecine, …
En fournissant de nouvelles technologies d’analyse et de contrôle :
résonance magnétique nucléaire, pinces optiques, microscopie, etc.
http://www.ifr49.org/
En fournissant des approches théoriques applicables aux autres disciplines :
chimie quantique, dynamique moléculaire, biophysique, etc.
P. Mahou et al., Nat. Meth. 9, 815 (2012)
LOB – Institut de la Vision
Comment faire de la physique
à l’Ecole polytechnique ?
ENSTA
Thalès
Institut d’Optique
Vous êtes ici
23 laboratoires
dont 10 en physique
LOA
Le campus de l’Ecole polytechnique
EDF, Institut PhotoVoltaïque d’Ile-de-France
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, …
Laboratoire d'optique appliquée (LOA)
Laboratoire pour l'Utilisation des Lasers intenses (LULI)
Laboratoire d'optique et biosciences (LOB)*
Laboratoire de physique des plasmas (LPP)
Centre de physique théorique (CPhT)
Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR)
Laboratoire de physique des interfaces et des couches minces (PICM)
Laboratoire de physique de la matière condensée (PMC)**
Laboratoire des solides irradiés (LSI)
UMR de l’Institut Photovoltaïque d’lle de France (IPVF)
(*) également au département de biologie
(**) également au département de chimie
800 personnes dont : 330 enseignants/chercheurs, chercheurs et post-docs
150 doctorants
230 ingénieurs, techniciens et administratifs
90 stagiaires et visiteurs
Lasers
et
plasmas
Physique
fondamentale
Matière
condensée
Les laboratoires de physique de l’Ecole polytechnique
Visites organisées ou spontanées, PSC, MODAL, projet en laboratoire, stages, etc.
L’enseignement de physique
L’enseignement de physique
Physique quantique
Avancée
PHY430
Physique
statistique
PHY433
Relativité et
principes variationnels
PHY431
Ondes
électromagnétiques
PHY432
Mécanique
Quantique
PHY311
Année 1 Année 2
MODAL de physique et d’électronique
PHY472X, 473X, 474X
Années 1 & 2
PHY311 : Mécanique quantique
Philippe Grangier & Manuel Joffre
Année 1
Mécanique ondulatoire Abandon de la notion de trajectoire
Un nouvel objet sans équivalent classique : le spin
Don Eigler, IBM
Almaden Research Center
Intrication quantique (application à la cryptographie quantique)
http://www.sequrenet.com/
Imagerie par résonance
magnétique nucléaire
Problèmes à une dimension (puits quantiques, oscillateur harmonique)
PHY430 : Physique quantique avancée Année 2
Manuel Joffre
Un état propre
de l’hydrogène
Traitement de problèmes à trois dimensions spatiales
Particules identiques en physique quantique : bosons et fermions
Structure électronique des atomes
Bosons Fermions
Processus dépendant du temps
Paquet d’ondes
dans l’hydrogène
Quelques applications : horloges atomiques, détecteurs IR à puits quantiques
Année 2PHY431
Relativité et principes variationnels
Christoph Kopper & Roland Lehoucq
Relativité restreinte et introduction à la relativité générale
Fission et fusion nucléaire Equivalence masse énergie
De l’infiniment petit à l’infiniment grand
Principes variationnels : « la nature agit toujours par les voies les
plus courtes » (Pierre de Fermat)
ESA/NASA/Hubble
Année 2
Fabien Bretenaker & Antoine Browaeys
PHY432
Ondes électromagnétiques
Lasers / Optique quantique Nanophotonique
~µm
Physique des plasmas
© ITER
Au cœur des recherches actuelles
VLA, NM
Au cœur des technologies modernes
Senseurs, radars Energie, environnement
www.leosphere.com
Télécommunications
Année 2
Comprendre l’origine microscopique de notions macroscopiques connues
Température, chaleur, entropie, …
Physique statistique + physique quantique : physique statistique quantique
Compréhension du monde physique et technologique :
…au rayonnement…
Compréhension microscopique des principes de la thermodynamique
PHY433
Physique statistique
Gilles Montambaux
des semiconducteurs…
…aux étoiles
des atomes froids…
… cosmologique
Fabian Cadiz,
Guilhem Gallot & Mathias Kobylko
Année 2MODAL de physique
Matière condensée
Lasers et applications
Plasmas et particules élémentaires
Razvigor Ossikovski
& Jean-Charles Vanel
Année 2
Circuit logique
programmable
(FPGA)
MODAL d’électronique
Image et vision
Son et parole
Objets connectés &
robot mobile autonome
Tournoi international de physique Année 2
Départements de physique et de mécanique
Julie André
Amaury Barral
Clément Brochet
Fang Goh
Anthony Guillen
Quentin Louis
Angel Prieto
17 problèmes : http://2018.iptnet.info/problems/
Screaming balloon : If you put a hex nut in a
balloon it is possible to make it «scream» by giving a
certain rotational movement to the balloon. How do
the characteristics of the sound produced depend on
the important parameters of the system?
Encadrement : Fabian Cadiz, Christophe Clanet,
Guilhem Gallot, Thibault Guillet,
Roland Lehoucq, Daniel Suchet, etc.
Tournoi international de physique Année 2
Départements de physique et de mécanique
Julie André
Amaury Barral
Clément Brochet
Fang Goh
Anthony Guillen
Quentin Louis
Angel Prieto
17 problèmes : http://2018.iptnet.info/problems/
Screaming balloon : If you put a hex nut in a
balloon it is possible to make it «scream» by giving a
certain rotational movement to the balloon. How do
the characteristics of the sound produced depend on
the important parameters of the system?
Vidéo de la finale : https://youtu.be/O76_vQQc_YA
Encadrement : Fabian Cadiz, Christophe Clanet,
Guilhem Gallot, Thibault Guillet,
Roland Lehoucq, Daniel Suchet, etc.
Tournoi international de physique Année 2
Départements de physique et de mécanique
Calendrier prévisionnel pour les X2017 :
Sélection de l’équipe et constitution d’un groupe de PSC : mai-juin 2018
Sélection nationale : vers janvier 2019
Compétition internationale : vers avril 2019
Palmarès :
X2011 : 3ème place
X2012 : 1ère place
X2013 : 3ème place
X2014 : 4ème place au
tournoi national
X2015 : 3ème place
X2016 : 2ème place
Rencontrez l’équipe X2016 aujourd’hui à 18h au forum des Binets au BôB
Le département de physique contribue aux programmes d’approfondissement de:
- Physique
- Electrical engineering
- Energies du 21ème siècle
- Sciences pour les défis de l’environnement
- Innovation technologique
Stage de recherche
Large choix de formations liées à la physique en 4ème année, du plus fondamental
au plus appliqué (masters, formations à l’international, corps, écoles d’application).
Années 3 & 4
Année 3
Année 4
En résumé
La physique à l’X, outre de nombreux cours passionnants, c’est aussi
une démarche active :
MODAL
PSC
Tournoi international de physique
Projet de recherche en laboratoire
Stage de recherche
Des labos
Le séminaire du département de physique
https://portail.polytechnique.edu/physique/fr/seminaire-de-physique
Demain à 17h en amphi Faurre : le laser Apollon par Philippe Zeitoun
Des binets scientifiques : Centre Spatial Etudiant, Nobel’X, etc.
http://www.physique.polytechnique.fr/