"Physique des particules

Ulrich Goerlach

Description

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“Physique des particules
(Maîtrise de physique 2004, 2ème semestre)
1.
Panorama : les interactions en
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2.
La structure du proton.
3.
Quelques éléments de l'électrody
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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
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Cours
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2004
Vue traditionnelle:
Physique des particules
Particules élémentaires
⊗
Interactions fondamentales
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• Nombre de lectures: 311
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

U. Goerlach, UF RedS icneec shPiqyss,ueou C: rsyhP uqised eaP sulesrtic2004

“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)

Cours:  siques, cnseP yhd  ecSeih,acFR U GU.rloe lesticu   Par nnioitadtre Vu :elle  des ParPhysique00 L 4  eoM itucel2s arnd de d ledèta S euqised  al syhP

ƒ La physique au délà du modèle standard ƒ SU per -SY métrie ou G rand- U nification T heories ƒ Neutrinos avec une masse≠0 ’ ‘ ƒ Big Bang » et « l Univers à l échelle large »« ƒ clNusyéoèhtnes ƒ èier ‘ M ta émyseirtA⇔Anti-matière ? ƒ Dimension d espace et de temps (3+1)? ƒ Formations de galaxies, Matière noire non-baryonique ƒ Expansion accélérée? Constant cosmologique? ƒ Nouveau Modèle Standard avec gravitation

Physique des particules ƒ Particules élémentaires⊗Interactions fondamentales ƒ  mésonsleptons, quarks ; hadrons: et baryons ƒ description des interactions par échange de bosons, ƒ Mécanisme de Higgs ƒ Violation de CP ƒ Expliquer les objets composés (hadrons) Les concepts théorétiques: ƒ Lagrangians, ƒ Les invariances et symétries ƒ 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

U. Goeriqyss,ueceenPhs ed RicS hcalFU ,ulesrtics Pae deisuqP yhsr :C uo4002

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 = c 2  )(échelle quantiqu

G M v escape = 2 N ≡c R S R Schwarzschild = 2G N 2 M ??? c Gravitation quantique R Schwarzschild 2 C ;M=??

P  P /c=G N =/c 5 =5.4⋅10 −44 sec

 P =G N =/c 3 =G=1.6⋅10 −35 m

m P = G =c =1/G N =1.2⋅10 +19 GeV N 2.1 10 −8 Kg

c ⋅= =t realhc ,U .oGciences UFR de SsruoC ,seuqisyhPs dee qusihy P: 40se02ciluaPtr

pc=2mc 2 E cin +E c 2 in

4 pc=E 2 −m 2 c

= − E cin E mc 2 E 2 =(E cin +mc 2 )

E 2 =p 2 c 2 +m 2 c 4

= énergie cinétique

Longueur réduite De-Broglie

c ⎧ ⎪ = ⎨ ⎪ cmEEcm cp EEcm p c   = ⎩  = ic 2 2 2 2 inncci innc ,sC uosrhPsyqieuciences UFR de S02se40traPlucie qus de P: sihyerlach, U. Go

02seluci40

au CERN

Accélérateurs

oG .alre ,hc RFU Sdeencis ceysPhqieu,sC uosr :P hysique des PartU

G eo.Uh, Urlace ScFR d4002slecutiar Pes duesyqi  hPru:s ,oCqueshysies Pienc

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Particules élémentaires

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Les leptons et les quarks sont organisés en doublets du isospin (faible et/ou forte) ??!! leptons: ⎜ ⎝ ⎛ A ν − ⎞ ⎟ ⎠ quarks: ⎜ ⎝ ⎛ q q up nwod ⎟ ⎠ ⎞

Elles sont de fermions

Elles ont toutes une masse, mais assez différentes

ƒ

Elles sont élémentaires dans le sens qu elles ont ’ pas de structure, elles sont ponctuelles

  ialb eqieuor f fteoramngté   002s4 ,oCru:s  hPsyqiue des Particule acernt   I c²V/Ge 2  tcelE noit 09 .1.0,2,28 8 .0 lrca,hU RFd  ecSiences PhysiquesU.oe G

0 

Bosons des interactions S = 1 Photon   Gluonsmassifs γ gW + , W - , Z 0   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 : –δx electron < 10 -3 fm •!! Ne pas confondre avec le rayon classique ‘ de l électron : e 2 1 r l classiq = e.ue 4πε 0 m e c 2

ysPhs ce Cs,ueiqP  :sruo euqisyhUerla. GoFU Rhc ,icneedS 04luci02se sedtraP