Programme CCP

Le Master Cosmos Champs et Particules est organisé en quatre semestres qui constituent chacun une spécialisation progressive. Chaque semestre comporte 30 ECTS et doit être validé indépendamment (il n’y a pas de compensation inter semestrielle). Pour valider chaque année il faut donc valider séparément les 2 semestres et pour obtenir le diplôme il faut valider les 2 années.

En première année l’étudiant se familiarise avec les bases de la physique fondamentale. Le Semestre 1 est en partie mutualisé avec les autres parcours, avec toutefois deux modules de spécialité : Astrophysique et Cosmologie. Il comporte également un module de Travaux Pratiques en Astrophysique Observationnelle qui se déroule dans les coupoles du bâtiment 13. Le semestre 2 est plus spécialisé avec notamment les cours de base en Astroparticules et en Physique des Particules. Un stage de fin d’année de 7 semaines en laboratoire permet aux étudiants de se familiariser avec les métiers de la recherche.

En deuxième année, le semestre 3 est entièrement spécialisé, avec des modules d’approfondissement en Astrophysique, Cosmologie, Physique des Particules et Astroparticules ainsi qu’un module de Théorie Quantique des Champs. Il comporte aussi un stage d’Astrophysique Observationnelle de 5 jours (4 nuits) à l’Observatoire de Haute Provence. Le semestre 4 complète la spécialisation en Astroparticules avec un module de Théories et un module de Travaux Pratiques consacré à la détection de rayons cosmiques. Le stage de fin d’année se déroule dans un laboratoire de recherche en France ou à l’étranger. Il dure 3 mois, du 1 Mars au 31 Mai et a pour but de mettre l’étudiant en situation de recherche et de le mener vers la thèse.

Semestre 1

  • Atomes, Molécules et Rayonnement (5 ECTS)

Responsable : Mauro ANTEZZA

Ce cours démarre par la description quantique des atomes et des molécules. Il continue par la description du magnétisme et de son lien étroit avec le moment cinétique. Il aborde ensuite les techniques de perturbation et l’interaction spin orbite. Dans une deuxième partie, ce cours traite de l’interaction rayonnement matière et des processus élémentaires d’interaction : émission spontanée, stimulée et absorption. Le problème du corps noir est abordée, de même que le modèle d’Einstein. Le cours termine sur les largeurs de raies, l’amplification optique et la physique du Laser.

Ce cours concerne les fondement de la physique moderne. Il fournit l’enseignement nécessaire à la compréhension des spectroscopies et des dispositifs optiques modernes. A ce titre il est obligatoire aux parcours à vocation recherche mais également aux parcours Pro et pluridisciplinaires.

  • Modélisation et Simulation en Physique (5 ECTS)

Responsable : David CASSAGNE

  • Introduction à l’étude des problèmes de physique sur ordinateur
    • Systèmes d’exploitation, langages, bibliothèques scientifiques.
    • Erreurs et approximations numériques.
    • Traitement des données expérimentales, techniques de visualisation.
  • Méthodes générales de résolution
  • Intégration numérique, équations différentielles,transformation de Fourier, nombres aléatoires, applications Monte Carlo, algèbre linéaire, notions d’optimisation.
  • Applications aux problèmes de physique
    • Introduction au calcul scientifique haute performance Parallélisation, Programmation orientée objet
  • Physique de la Matière Condensée 1 – Propriétés Structurales :  (5 ECTS)

Responsable : Jean-Roch HUNTZINGER

  • Structure cristalline, diffraction de Bragg, facteur de structure, extension aux systèmes désordonnés.
  • Dynamique vibrationnelle, phonons, de la chaîne linéaire au cristal 3D, courbes de dispersion, extension aux systèmes désordonnés.
  • Densité d’états vibrationnels, Chaleur spécifique, Conductivité thermique, « différences verre-cristal »
  • Physique Expérimentale (5 ECTS)

Responsable : Matthieu GEORGE

Ce module a pour but de permettre aux étudiants de confronter la réalité expérimentale à leurs connaissances théoriques. Le panel des expériences proposées couvre les domaines de la physique enseignée dans les parcours de Physique. L’étudiant doit choisir parmi ses différentes expériences celles qui lui semblent le plus proche de ses centres d’intérêts. Un effort important est fait pour intégrer les nouvelles technologies d’acquisition des données et l’utilisation des outils informatiques afin de comparer expérience et théorie. Une attention particulière est aussi portée sur la rédaction des résultats et leurs présentations sous forme de communication orale. Le travail s’organise en séance de huit heures pour laquelle un thème est choisi par les étudiants. Pour chacun des thèmes ils choisissent parmi plusieurs expériences possibles. Ils rédigent un compte rendu sur le travail réalisé. De plus, au cours du semestre ils doivent présenter oralement les résultats obtenus au cours de l’une des séances de manipulations. A l’issue du semestre, l’étudiant choisit une thématique, qu’il développe sous forme d’un rapport final et qu’il soutient oralement.

  • Astrophysique 1 (2,5 ECTS)

Responsable : Julien MORIN

Le module Astrophysique 1 a pour but de fournir les notions de base en astronomie et en astrophysique qui seront utiles dans tous les autres modules d’astrophysique du master CCP. Les parties
théoriques de physique stellaire (photosphères stellaires et structure stellaire) de ce cours sont conçues comme une première approche qui sera  approfondie en deuxième année dans le module Astrophysique .

Contenu du cours :

  • Objets astrophysiques et ordres de grandeur
  • Astrométrie
  • Le rayonnement électromagnétique en astrophysique et son étude
  • Mesures de distances astrophysiques
  • Photométrie
  • Propriétés observationnelles des étoiles
  • Photosphères stellaires
  • Structure stellaire
  • Cosmologie 1 (2,5 ECTS)

Responsable : David POLARSKI

Fondements théoriques de la cosmologie moderne (relativité générale, modèles d’univers de Friedmann-Lemaître). Tests observationnels qui conduisent aux contraintes des paramètres cosmologiques du modèle ΛCDM (distances diamètre apparent, distances luminosité, rayonnement de fond). Bases des modèles d’inflation et de quintessence.

  • Projet Astrophysique 1 (2,5 ECTS)

Responsable : Julien MORIN

Dans le cadre du Projet Astrophysique 1, les étudiants réalisent toutes les  étapes nécessaires à l’obtention d’un spectre stellaire exploitable  scientifiquement à l’aide du matériel disponible à l’observatoire astronomique  de la faculté des sciences. Ce module est conçu comme une préparation au  Projet Astrophysique 2.

Contenu du cours :

  • Applications principales de la spectroscopie en astrophysique
  • Spectrographes dans le domaine visible
  • Utilisation des détecteurs CCD en astronomie
  • Calibration des observations spectroscopiques

Étapes du projet à réaliser par les étudiants :

  • Préparation des observations
  • Acquisition des spectres et des images de calibration
  • Traitement et analyse des données avec un logiciel dédié
  • Rédaction d’un rapport
  • Anglais 1 (2,5 ECTS)

Responsable : Sonia GOUIRAND

Semestre 2

  • Dynamique des Fluides (5 ECTS)

Responsable : Miguel MANNA

Ce cours est centré sur les thèmes de la mécanique de fluides utiles aux futurs chercheurs en astrophysique. Théorie de chocs. Repères tournants et la dynamique des atmosphères planétaires. Expansion de Chandrasekhar-Milne. Instabilité de Jeans. Fragmentation. Instabilité de Kelvin-Helmholtz. Instabilité de Rayleigh-Taylor. Introduction à la Magnétohydrodynamique. Ondes de Alfvén.

  • Physique Quantique Avancée (5 ECTS)

Responsable : Yohann SCRIBANO

Cette UE a pour but d’introduire et de développer différents concepts et outils fondamentaux de la physique quantique. Elle approfondit et élargit les connaissances acquises au niveau L3 et premier semestre de M1. Les thèmes abordés sont :
– Rappels et principes fondamentaux
– Introduction à la quantification des champs
– Théorie de la symétrie
– Méthode d’approximations
– Introduction à la théorie de la diffusion
– Particules identiques et formalisme de seconde quantification
– Méthodes fonctionnelles et intégrales de chemin
– Interaction lumière-matière
– Mécanique quantique relativiste et équation de Dirac
  • Physique Statistique (5 ECTS)

Responsable : Walter KOB

Ensemble grand-canonique. Statistiques quantiques. Fluides quantiques : condensation Bose-Einstein, rayonnement thermique, théorie de Sommerfeld. Transition de phases : paramètre d’ordre, ordre de la transition, théorie de champ moyen. Percolation. Croissance de surfaces.

  • Astroparticules Expériences 1 (2,5 ECTS)

Responsable : Eric NUSS

Accélérateurs de particules, caractéristiques générales des détecteurs. Introduction a la physique des astroparticules : accélérateurs cosmiques, rayons gamma.

  • Physique des Particules 1 (2,5 ECTS)

Responsable : Cyril HUGONIE

  • Particules et interactions : classification selon le spin, selon les interactions, types d’interactions, nombres quantiques.
  • Symétries et quarks : groupes et algèbres de Lie, modèle des quarks.
  • Le champ scalaire (spin 0) : électrodynamique scalaire.
  • Stage CCP (10 ECTS)

Responsable : Cyril HUGONIE

Stage de 7 semaines en laboratoire ayant pour but la mise en contact avec les métiers de la recherche en Astrophysique, Cosmologie et Physique des Particules. Ce stage peut être effectué dans un laboratoire de recherche en France ou à l’étranger. Cependant, traditionnellement il se déroule dans l’une des deux UMR de l’Université Montpellier 2, le Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM, IN2P3) ou le Laboratoire Charles Coulomb (L2C, INP).

Semestre 3

  • Astroparticules Expériences 2 (5 ECTS)

Responsable : Eric NUSS

  • Astrophysique 2 (5 ECTS)

Responsable : Eric JOSSELIN

Ce module a pour objectif d’enseigner les méthodes utilisées en astrophysique, et indispensables pour comprendre la structure et l’évolution des astres à toutes les échelles (étoiles, nuages interstellaires, galaxies).

  • Cosmologie 2 (5 ECTS)

Responsable : David POLARSKI

Le but est d’introduire quelques thèmes de recherche majeurs en cosmologie : Expansion accélérée de l’univers et introduction aux différents modèles d’Energie Noire et aux contraintes observationnelles sur ceux-ci. Fluctuations primordiales générées dans les modèles inflationnaires et signatures observationnelles de ces perturbations : anisotropies du Fond Diffus Cosmologique (CMB), fond stochastique d’ondes gravitationnelles, spectre (invariant d’échelle) de fluctuations de la densité d’énergie et formation des galaxies.

  • Physique des Particules 2 (5 ECTS)

Responsable : Cyril HUGONIE

Equation de Dirac. Electrodynamique Quantique. Interactions faibles/électrofaibles. Théories de jauge. Brisure spontanée de symétrie. Modèle Standard.

  • Théorie Quantique des Champs (5 ECTS)

Responsable : Felix Brümmer

Introduction à la théorie quantique des champs, des champs classiques aux notions élémentaires de renormalisation. Support disponible sur l’espace pédagogique Claroline.

  • Projet Astrophysique 2 (2,5 ECTS)

Responsable : Bertrand PLEZ

Initiation à la recherche en astrophysique. Projets basés sur des observations photométriques et spectroscopiques menées sur des télescopes professionnels de la classe 1m50. Un séjour de 4 nuits à l’Observatoire de Haute-Provence (OHP), puis réduction et exploitation des données, donnent lieu à l’écriture d’un rapport écrit. Exemples : Température et densité électronique d’une région H II ; distance, âge, métallicité d’un amas globulaire.

Le séjour à l’OHP est soutenu financièrement par le LabEx OCEvU ainsi que par le Département d’Enseignement de Physique (DePhy) de la Faculté des Sciences.

  • Anglais 2 (2,5 ECTS)

Responsable : Sonia GOUIRAND

 

Semestre 4

  • Astroparticules Théories (5 ECTS)

Responsable : Eric NUSS

  • Travaux Pratiques CCP (2,5 ECTS)

Responsable : Eric NUSS

Mise en place et exploitation d’un dispositif de détection de rayons cosmiques.

  • Stage M2 CCP (22,5 ECTS)

Responsable : Cyril HUGONIE

Stage de 3 mois en laboratoire ayant pour but l’immersion dans le monde de la recherche et la préparation à la thèse. Ce stage peut être effectué dans un laboratoire de recherche en France ou à l’étranger. Il se déroule du 1 Mars au 31 Mai, date de remise du rapport écrit. Une soutenance orale a lieu au début du mois de Juin.

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