Programme Physique Numérique

Le parcours Physique Numérique 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.

Les enseignements fondamentaux en Physique et en Informatique se déroule en M1 afin de permettre la mise en place d’une spécialisation en Physique Numérique (Computational Physics) en M2. En Informatique, les enseignements sont réalisés par des enseignants du département d’Informatique. En particulier, ils permettent aux étudiants d’acquérir des bases solides en méthodologie pour la conception et le développement logiciel. La spécialisation en Physique Numérique met en œuvre des codes informatiques utilisés dans la Recherche en Physique et dans l’Industrie.

Un projet de fin de M1 d’une durée de 7 semaines en laboratoire permet aux étudiants de se familiariser avec les métiers de la recherche. En deuxième année, le stage de fin d’année se déroule dans l’industrie ou dans un laboratoire de recherche en France ou à l’étranger. Il dure de 4 à 6 mois, et a pour but de mettre l’étudiant en situation d’emploi.

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.

  • 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 »
  • Programmation (5 ECTS)

Responsable : Marianne HUCHARD

Module mutualisé avec le parcours IPS – Informatique pour les sciences du Master Informatique.

  • Systèmes d’Information et Bases de données (5 ECTS)

Responsable : Isabelle MOUGENOT

Module mutualisé avec le parcours IPS – Informatique pour les sciences du Master Informatique.

  • Système (5 ECTS)

Responsable : Pierre POMPIDOR

Module mutualisé avec le parcours IPS – Informatique pour les sciences du Master Informatique.

  • Analyse Numérique des EDP (5 ECTS)

Responsable : Fabien MARCHE

Module mutualisé avec le parcours Modélisation et Analyse Numérique du Master Mathématiques.

Semestre 2

  • 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.

  • Physique de la Matière Condensée 1 – Propriétés Électronique :  (5 ECTS)

Responsable : Guillaume CASSABOIS

Rappels sur la structure cristalline.

Etats de Bloch (Opérateurs de translation, Théorème de Bloch, Conditions aux limites de Born-Von Karman, Bandes d’énergie, Niveau de Fermi)

Electrons libres (Potentiel d’interaction, Densité d’états, Surface de Fermi)
Electrons presque libres: étude qualitative
Potentiel périodique: étude au premier ordre en perturbation (Rappel, Dégénérescence de l’énergie non-perturbée, Relation de dispersion-Discontinuités de l’énergie, Surface d’égale énergie)

Modèle des liaisons fortes

Semiconducteurs (Composition chimique et structure de bandes, Masse effective, Trou, Impuretés)

  • Traitement des Données :  (5 ECTS)

Responsable : Hervé PEYRE

  • Analyse et conduite de projet (5 ECTS)

Responsable : Eric BOURREAU

Module mutualisé avec le parcours IPS – Informatique pour les sciences du Master Informatique.

  • Projet tuteuré M1 Physique Numérique (10 ECTS)

Responsable : David CASSAGNE

Stage de 7 semaines en laboratoire ayant pour but la mise en contact avec les métiers de la recherche.

Semestre 3

  • Simulation des structures quantiques (2.5 ECTS)

Responsable : Brahim GUIZAL

  • Connaissance de l’entreprise (2,5 ECTS)

Responsable : Thierry BRETAGNON

  • Simulation atomistique des matériaux (5 ECTS)

Responsable : Norber KERN

  • Simulations atomistiques avancées (5 ECTS)

Responsable : Daniele COSLOVICH

  • Simulation en électromagnétisme (5 ECTS)

Responsable : David CASSAGNE

  • Méthodes mathématiques pour la Physique Numérique (2.5 ECTS)

Responsable : Didier Felbacq

  • Modélisation des phénomènes de transfert radiatif (2.5 ECTS)

Responsable : Frédéric Géniet

  • Anglais 2 (5 ECTS)

Responsable :

Semestre 4

  • Projet tuteuré de Physique Numérique (5 ECTS)

Responsable : David CASSAGNE

 

  • Stage M2 Physique Numérique (25 ECTS)

Responsable : David CASSAGNE

Stage de 6 mois en entreprise ou en laboratoire.

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