"Physique des particules
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U.
Goerlach, U
F
R de Sc
ie
nces
Ph
ys
iques,
Cours
:
Ph
y
s
ique
des
Pa
rticules
2004
“Physique des particules
(Maîtrise de physique 2004, 2ème semestre)
1.
Panorama : les interactions en
tre leptons, quarks, hadrons.
2.
La structure du proton.
3.
Quelques éléments de l'électrody
na
mique quantique (QED) e
t
de la
chromodynamique quantique (QCD):
4.
Les collisions (e+e-)
la physique des bosons W et Z
5.
Les interactions hadroniques,
la physique auprès le LHC
6.
Phénoménologie des interactions faibles
7.
Lagrangians, symétries et l'invarian
ce de jauge, l'équation de Dirac
8.
Les in
teractions électromagnétiq
u
e
s, faib
les et fortes, symétries
U(1), SU(2), SU(3) et le Lagr
angian du modèle standard.
9.
L'un
if
icatio
n
des interactio
n
s
électro-faib
l
es et le mécanisme de
Higgs
10.
Les mesure
s des paramètres du modèle standard
11.
La violation de CP
12.
Les oscillations de neutrinos
U.
Goerlach, U
F
R de Sc
ie
nces
Ph
ys
iques,
Cours
:
Ph
y
s
ique
des
Pa
rticules
2004
Vue traditionnelle:
Physique des particules
Particules élémentaires
⊗
Interactions fondamentales
leptons, quarks ; hadron
s: mésons et bar
y
o
n
s
description des inte
ractions par écha
nge de bosons,
Mécanisme de Higgs
Vi
ol
at
i
on de
CP
Expliquer les objets composés (hadrons)
Les concepts théorétiques:
Lagrang
i
an
s,
Le Modèle Standard
Les invariances et symétries
Les brisures d
e
s sy
métries
de la Physique ...
Voir
Goerlach, U
F
R de Sc
ie
nces
Ph
ys
iques,
Cours
:
Ph
y
s
ique
des
Pa
rticules
2004
“Physique des particules
(Maîtrise de physique 2004, 2ème semestre)
1.
Panorama : les interactions en
tre leptons, quarks, hadrons.
2.
La structure du proton.
3.
Quelques éléments de l'électrody
na
mique quantique (QED) e
t
de la
chromodynamique quantique (QCD):
4.
Les collisions (e+e-)
la physique des bosons W et Z
5.
Les interactions hadroniques,
la physique auprès le LHC
6.
Phénoménologie des interactions faibles
7.
Lagrangians, symétries et l'invarian
ce de jauge, l'équation de Dirac
8.
Les in
teractions électromagnétiq
u
e
s, faib
les et fortes, symétries
U(1), SU(2), SU(3) et le Lagr
angian du modèle standard.
9.
L'un
if
icatio
n
des interactio
n
s
électro-faib
l
es et le mécanisme de
Higgs
10.
Les mesure
s des paramètres du modèle standard
11.
La violation de CP
12.
Les oscillations de neutrinos
U.
Goerlach, U
F
R de Sc
ie
nces
Ph
ys
iques,
Cours
:
Ph
y
s
ique
des
Pa
rticules
2004
Vue traditionnelle:
Physique des particules
Particules élémentaires
⊗
Interactions fondamentales
leptons, quarks ; hadron
s: mésons et bar
y
o
n
s
description des inte
ractions par écha
nge de bosons,
Mécanisme de Higgs
Vi
ol
at
i
on de
CP
Expliquer les objets composés (hadrons)
Les concepts théorétiques:
Lagrang
i
an
s,
Le Modèle Standard
Les invariances et symétries
Les brisures d
e
s sy
métries
de la Physique ...
“Physique des particules
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
Panorama : les interactions entre leptons, quarks, hadrons. La structure du proton. Quelques éléments de l'électrodynamique quantique (QED) et de la chromodynamique quantique (QCD): Les collisions (e+e-) la physique des bosons W et Z Les interactions hadroniques, la physique auprès le LHC Phénoménologie des interactions faibles Lagrangians, symétries et l'invariance de jauge, l'équation de Dirac Les interactions électromagnétiques, faibles et fortes, symétries U(1), SU(2), SU(3) et le Lagrangian du modèle standard. L'unification des interactions électro-faibles et le mécanisme de Higgs Les mesures des paramètres du modèle standard La violation de CP Les oscillations de neutrinos
(Maîtrise de physique 2004, 2ème semestre)
La physique au délà du modèle standard SUper-SYmétrie ouGrand-UnificationTheories Neutrinos avec une masse≠0 ’ ‘ Big Bang » et « l Univers à l échelle large »« clNusyéoèhtnes èier‘M ta émyseirtA⇔Anti-matière ? Dimension d espace et de temps (3+1)? Formations de galaxies, Matière noire non-baryonique Expansion accélérée? Constant cosmologique? Nouveau Modèle Standard avec gravitation
Physique des particules Particules élémentaires⊗Interactions fondamentales mésonsleptons, quarks ; hadrons: et baryons description des interactions par échange de bosons, Mécanisme de Higgs Violation de CP Expliquer les objets composés (hadrons) Les concepts théorétiques: Lagrangians, Les invariances et symétries Les brisures des symétries Les défis modernes: La physique au
Pysique des particules
Histoire de l’Univers
U .oGreal secsyhPeuqiC ,s, chR UF SdeenciaPtred sse02cilu: Poursque hysi04
L’Univers
La formation et la distribution des galaxies dépend de la matière noire non-baryonique, composée par des particules élémentaires inconnues
e Compton=m=c2 )(échelle quantiqu
G M vescape=2N≡c RS RSchwarzschild=2GN2M ???c Gravitation quantiqueRSchwarzschild2C;M=??
PP/c=GN=/c5=5.4⋅10−44sec
P=GN=/c3=G=1.6⋅10−35m
mP=G=c=1/GN=1.2⋅10+19GeV N 2.1 10−8Kg
c⋅==trealhc ,U .oGciences UFR de SsruoC ,seuqisyhPs dee qusihy P: 40se02ciluaPtr
pc=2mc2Ecin+Ec2in
4 pc=E2−m2c
= − EcinE mc2 E2=(Ecin+mc2)
E2=p2c2+m2c4
= énergie cinétique
Longueur réduite De-Broglie
c⎧⎪=⎨⎪cmEEcmcpEEcmpc=⎩=ic2222inncciinnc,sC uosrhPsyqieuciences UFR de S02se40traPlucie qus de P: sihyerlach, U. Go
au CERN
Accélérateurs
oG .alre ,hc RFU Sdeencis ceysPhqieu,sC uosr :P hysique des PartU
Particules élémentaires
Les leptons et les quarks sont organisés en doublets du isospin (faible et/ou forte) ??!! leptons:⎜⎝⎛Aν−⎞⎟⎠quarks:⎜⎝⎛qqupnwod⎟⎠⎞
Elles sont de fermions
Elles ont toutes une masse, mais assez différentes
Elles sont élémentaires dans le sens qu elles ont ’ pas de structure, elles sont ponctuelles
0
Bosons des interactions S = 1 Photon Gluonsmassifs γgW+, W-, Z0 0 01, -1, 0 +
type Charge élctrique Masse
1 -
-1/3
+2/3
Particules élémentaires et leurs interactions Fermions, spin = 1/2
charge 0
U. Goerlach, UFR de Sciences Physiques, Cours: Physique des Particules 2004 Les leptons sont des particules élementaires •Diffusion élastiques (à la Rutherford) •Limit : δxelectron< 10-3fm •!! Ne pas confondre avec le rayon classique ‘ de l électron:e21 rl classiq= e.ue4πε0mec2
