Quels prérequis pour étudier la physique des particules ?

[DarK MaLaK]

Bonjour,

Je souhaiterais savoir quels sont les prérequis en physique pour suivre un cours ou lire un livre de physique des particules. Et également avec quel livre commencer ?

Cordialement.
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[Deedee81]

Salut,

Je souhaiterais savoir quels sont les prérequis en physique pour suivre un cours ou lire un livre de physique des particules. Et également avec quel livre commencer ?

Il fait déjà connaitre la physique classique sur le bout des doigts. Dont l'électromagnétisme et la relativité restreinte. Il faut avoir une solide connaissance de la mécanique quantique non relativiste (et pas juste appliquer Schrödinger à l'hydrogène , mais également le spin, les approches semi-classiques de l'interaction avec le champ électromagnétique, les méthodes d'approximation,...).

Normalement, la théorie quantique des champs s'identifie au cours sur la physique des particules, donc ce ne devrait pas être un prérequis.

Pour les livres, attend aussi les conseils des autres mais voici trois livres que j'ai beaucoup apprécié :
- Ma "bible" : http://www.amazon.com/Quantum-Field-.../dp/0486445682 de Itzykson et Zuber
- http://www.alsatica.eu/fr/alsatica/u...marc63527.html de Nelipa, devenu difficile à trouver, fort agréable à lire. Plus axé sur la physique des particules mais une très grosse partie c'est bien la théorie quantique des champs.
- http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9...c,_Grynberg%29 très agréable, aborde uniquement l'électrodynamique quantique (c'est déjà beaucoup), approche très intéressante et très pédagogique, avec des exercices.

Ce dernier pourrait amha servir de premier abord puisqu'il est très progressif et n'aborde que l'électrodynamique quantique, essentiellement en jauge de Coulomb. C'est un premier pas.

Il y a aussi les Landau et Lifshitz, très détaillés mais que j'ai personnellement trouvés assez "arides".

[Deedee81]

Une bonne introduction à la théorie des groupes, algèbres et représentation peut aussi s'avérer utile, surtout les groupes Lies. Il y a quelques bons cours sur le net, notamment sur ArXiv (notamment un sur les groupes de Lie matriciels qui est suffisant).

[curieuxdenature]

Bonjour,

Je souhaiterais savoir quels sont les prérequis en physique pour suivre un cours ou lire un livre de physique des particules. Et également avec quel livre commencer ?

Cordialement.

Bonjour

être passionné de physique et avoir plus de 20 ans (au moins).

[A voir en vidéo sur Futura]

[DarK MaLaK]

Merci à tous les deux, dommage que les critères proposés par curieuxdenature soient nécessaires mais pas suffisants ! Pour les livres, il y a un ordre de lecture ? Tu dis qu'ils ne traitent pas des mêmes choses, c'est parce qu'il y a des théories à maîtriser avant d'aborder la physique des particules ? Le premier livre est en anglais, ce n'est pas un peu difficile pour débuter, sachant que mon niveau en anglais est moyen ? Et pour le dernier (Claude Cohen-Tannoudji), est-ce qu'il fait suite à celui sur la mécanique quantique ? Car je l'ai en partie lu.

De plus, je n'ai jamais étudié sérieusement la relativité restreinte. Quels en sont les points centraux ? Ce serait bien que je ne m'attarde pas sur des choses anecdotiques tout en passant à côté de l'essentiel ! Pour l'instant, j'en ai retenu que la vitesse de la lumière est invariante quand on change de référentiel, ce qui implique que c'est l'écoulement du temps qui doit être modifié. Ensuite, la contraction des longueurs et pour la masse, je ne me souviens pas si elle varie avec la vitesse.

[invite93279690]

Salut,

Je ne comprends pas pourquoi les seules recommandations sur la physique des particules sont forcément celles associées à la théorie quantique des champs...Certes c'est le cadre actuel le plus adapté à l'ensembe de la physique des particules mais tout dépend de ce que l'on cherche à faire et comprendre.

Il me semble qu'une bonne partie de la physique des particules peut être abordée avec la mécanique de Newton (en commençant par la manip de Rutherford) et puis ensuite en passant aux collisions relativistes.

Si on voit dans un premier temps les collisions entre particules comme des réactions chimiques avec de nouvelles règles de conservation (pas obligé au début de dire que certaines (toutes ?) proviennent du théorème de Noether etc...), il y a pas mal de choses à faire et c'est déjà assez difficile comme ça.

Après tout c'est presque ça la physique des particules experimentale non ? Observer differents chemins réactionnels en fonction de l'énergie disponible dans une collision impliquant les mêmes particules au départ. D'ailleurs, la notion d'énergie dans le centre de masse est cruciale pour comprendre la moindre chose à une collision dans le sens moderne du terme.

Bref je pense que commencer avec un ouvrage dédié par exemple à la biophysique des radiations pour les médecine première ou deuxième année et en fonction des ouvrages le programme de relativité restreinte de niveau Licence devrait couvrir déjà pas mal de choses du point de vue physique des particules et qui soit abordable.

Après, je ne dis pas que cela fera comprendre comment le Higgs donne une masse au particule...mais ce genre de considérations bien que très fondamental est finalement assez marginal en physique des particules au sens global du terme.

[Deedee81]

Salut,

Pour les livres, il y a un ordre de lecture ?

Pour l'ordre (des livres que j'indiquais), je proposerais : Cohen, Nelipa, Itzykson

J'ai aussi un excellent livre de LeBellac mais je ne le conseillerais pas car même s'il offre une approche très intéressante (par les phénomènes critiques, j'estime qu'il faut déjà maitriser le sujet pour vraiment en comprendre l'essence).

L'anglais, je peux difficilement me prononcer. C'est de l'anglais technique. Mais tu es le seul à pouvoir dire si tu lis sans trop de difficulté un texte technique en anglais.

Ces livres ne traitent pas des mêmes choses car le sujet est (très) vaste !!!!

La relativité peut ne pas être un problème au début. Le Cohen aborde d'abord l'électromagnétisme (et l'électrodynamique quantique) en jauge de Coulomb. Donc, par une approche non relativiste. C'est la plus grosse partie du livre. Par contre, le Itzykson et Nelipa, c'est direct en notations quadrivectorielles.

Je ne comprends pas pourquoi les seules recommandations sur la physique des particules sont forcément celles associées à la théorie quantique des champs...

S'il y a d'autres recommandation que celles que j'ai donné, il ne faut pas hésiter à les donner !

Il me semble qu'une bonne partie de la physique des particules peut être abordée avec la mécanique de Newton (en commençant par la manip de Rutherford) et puis ensuite en passant aux collisions relativistes.

Oui, mais à condition d'avoir les bouquins appropriés. Sur la physique des particules non relativiste, je n'ai que le Cohen et dans un bon livre de mécanique quantique, il y a plusieurs sections sur la théorie des collisions non relativiste (théorie exacte et méthodes approchées). Saperlotte, je n'ai plus le nom de l'auteur en tête.

Ca y est, je me souviens :
http://www.amazon.com/Quantum-Mechan...9065380&sr=1-3

En anglais. Mais il est vraiment très très bien (si on ne connait pas la MQ je conseille quand même d'abord Feynman )
[...]

Tu aurais des références pour Dark Malak ? (la biophysique est certainement fort intéressante, mais est-ce vraiment ce que recherche Dark Malak ??? Je pose la question car je ne connais pas cette partie du cours des médecine)

[invite93279690]

...

En fait mon point est qu'on a pas nécessairement besoin de la MQ pour faire de la physique des particules de la même façon qu'on a pas besoin de faire de la MQ pour faire de la chimie.
Je pensais plutot à quelque chose comme ce cours par exemple.

EDIT : en ce qui concerne la biophysique en médecine, la partie sur la biophysique des radiations ionisantes me parait être la meilleure introduction possible à la physique des particules pour toute personne de niveau lycée ou un peu plus. Un exemple dans ce lien http://www.slideboom.com/presentations/412312.

[Deedee81]

En fait mon point est qu'on a pas nécessairement besoin de la MQ pour faire de la physique des particules de la même façon qu'on a pas besoin de faire de la MQ pour faire de la chimie.

Ah oui, d'accord. C'est vrai qu'on peut aussi commencer par là.

Faudrait juste que Dark précise ses besoins.

Et merci pour ce complément de refs.

[DarK MaLaK]

Bonjour et merci pour vos réponses ! Dans un premier temps, j'aimerais simplement comprendre ce qui se fait au CERN dans les accélérateurs de particules, de manière plus poussée que par de la vulgarisation. Et par la suite, j'aurai tout mon temps pour comprendre la physique dans son ensemble. La mécanique quantique ne me dérange pas forcément, ça dépend du niveau demandé (j'ai vu les espaces de Hilbert avec la notation bra-ket, l'atome d'hydrogène, le couplage spin-orbite, la composition de moments, la théorie des perturbations stationnaire et dépendante du temps pour étudier l'atome d'hélium, les laser, etc., et de manière plus superficielle quelques théorèmes comme le théorème de Wigner-Eckart). Sinon, j'aime bien la biophysique, mais est-ce vraiment la meilleure entrée en matière pour faire de la physique des particules ? J'aurais plutôt pensé au contraire que ce serait la physique des particules qui expliquerait la radioactivité, et non pas l'inverse.

[invite93279690]

Bonjour et merci pour vos réponses ! Dans un premier temps, j'aimerais simplement comprendre ce qui se fait au CERN dans les accélérateurs de particules, de manière plus poussée que par de la vulgarisation. Et par la suite, j'aurai tout mon temps pour comprendre la physique dans son ensemble. La mécanique quantique ne me dérange pas forcément, ça dépend du niveau demandé (j'ai vu les espaces de Hilbert avec la notation bra-ket, l'atome d'hydrogène, le couplage spin-orbite, la composition de moments, la théorie des perturbations stationnaire et dépendante du temps pour étudier l'atome d'hélium, les laser, etc., et de manière plus superficielle quelques théorèmes comme le théorème de Wigner-Eckart). Sinon, j'aime bien la biophysique, mais est-ce vraiment la meilleure entrée en matière pour faire de la physique des particules ? J'aurais plutôt pensé au contraire que ce serait la physique des particules qui expliquerait la radioactivité, et non pas l'inverse.

Je pense que le cours du MIT que j'ai mis en lien répond à pas mal de ces questions. Malheureusement, je ne pense qu'il aborde pourquoi le Higgs etc... donc si c'est ça qui t'intéresse va falloir attendre 3, 4 ans avant d'y comprendre quelque chose.
Pour ce qui est des cours de biophysique que je mentionne, je répète que ce n'est pas pour la bio que je le mentionne mais bien pour son contenu de physique. Il y est traité de physique nucléaire à un niveau phénoménologique qui n'est abordé dans des cursus normaux de physique en France pas avant le master. Tu peux ensuite aller plus loin de façon progressive à l'aide des livres de Luc Valentin, en commençant par "la physique subatomique" et ensuite "physique des particules" ou un truc comme ça.

Franchement, si tu n'as pas envie de calculer des sections efficaces de collision à 3 chiffres après la virgules près tu t'en moques un peu de la MQ.
Sinon je t'invite aussi, vu que tu connais quand même la mécanique quantique, à regarder les oscillations de neutrinos (mais faut connaitre la relativité restreinte là aussi), là t'en a vraiment besoin de la MQ .

[DarK MaLaK]

Oui, merci pour ce cours. Je pense que j'essaierai plusieurs approches en lisant un des livres de Deedee81 en complément. En fait, je compte me rendre au CERN cet été, et comme je sais qu'il y a des conférences à propos de physique des particules, j'aurais voulu pouvoir en profiter un peu et ne pas être dans les choux dès l'introduction ! Mais je sens que ça va être mission impossible.

[invite91f11209]

Bonsoir,

je suis moi même physicienne. Je ne sais pas si ton but c'est de faire tes études en physique des particules. Si c'est le cas tu feras beaucoup de choses en cours. Après ça dépend le niveau de compréhension que tu veux.

Moi je considère que les livres qu'on t'a conseillé sont pas les plus accessibles. J'ai étudié sur le Peskin et Schroeder, qui est très bien fait, très pédagogique. LEs autres sont un peu plus ... théoriciens si je peux dire comme ça. Moi je suis expérimentatrice pas théoricienne.

Pour la relativité générale, c'est pas compliqué en soi. Je n'ai pas de bouquin à te conseiller, mais un bouquin de cours, on voit ca en L3 ou M1 et c'est vraiment pas très dûr. Ca devient difficile (mais faisable) quand on arrive à l'électrodynamique (classique, puis quantique, puis relativiste), là de la théorie des groupe, et le Peskin et Schroeder, tu devrais être calé. Encore une fois je le dis, je le trouve pédagogique. Le Itzykson etc ... tu peux y aller après quand tu auras déjà bien assimilé les bases. C'est ce que je pense.


Ensuite pour ce qui est de la médecine nucléaire, oui je suis d'accord, en général on aborde le nucléaire avant les particules, même si les phénomènes sont expliqués par les particules, c'est plus simple de d'abord aborder l'aspect interaction nucléaire.

Pour finir : si on veut vraiment comprendre la physique des particules et un diagramme de Feynman, il faut en passer pas la théorie quantique des champs, pas le choix. Sinon c'est de la vulgarisation.

Salut!

[DarK MaLaK]

Bonjour et merci de ta réponse Aminette. Bien entendu, j'aimerais avoir le meilleur niveau de compréhension possible mais je n'étudierai pas la physique des particules dans le cadre d'un cursus scolaire. Donc j'aimerais le faire plutôt en autodidacte (livres, pdf...) et avec des stages qui s'en rapprochent pour voir si ça me plaît de travailler dans des domaines qui y sont liés. Maintenant, je suis un peu perdu... Si tu as lu les livres cités plus haut, peux-tu me donner les différences majeures avec ceux que tu conseilles ? Eventuellement la différence de niveau mathématique, du sens physique qu'il développe, quel point de vue est adopté pour présenter, etc.

Par ailleurs, si j'ai bien compris, tu dis que tu es expérimentatrice en physique des particules. Si ça ne te dérange pas, est-ce que tu peux détailler un peu ce que tu fais ?

[invite91f11209]

Je te dirais qu'avoir un prof qu'on peut taner pour comprendre certains points c'est pas mal quand même. Je te souhaite bon courage dans ta démarche en tout cas.

Pour ce qui est de moi, je suis physicienne et je travaille au CERN sur l'expérience ATLAS et plus précisément sur la recherche du boson de Higgs(-Brout-Englert, oui il faut dire comme ça maintenant ) Je suis aussi guide au CERN.

A moi de te poser des questions : es-tu étudiant? As-tu étudié un peu la physique? Tu dis que tu vas venir au CERN cet été, en tant que quoi? Visiteur? stagiaire? Il y a effectivement des conférences, qui sont en fait des cours dans le cadre de l'université d'été, mais même sans faire l'université d'été il est possible d'y assister, si on fait un stage (il faut avoir un accès au cern quand même).
Tu parles de stage, c'est tout à fait possible d'aller dans les labos CNRS qui travaillent avec le cern et de leur demander des stages. J'ai commencé comme ça, en me disant "qui ne tente rien n'a rien" et j'ai fini au CERN donc je t'encourage fortement! Moi c'était dans le cadre de mes études.

[DarK MaLaK]

Au pire, je pourrai poser mes questions ici ou aux gens du CERN que je rencontrerai ! Je suis étudiant en physique (mais pas des particules, plutôt expérimentale, physique quantique, etc.) et je vais au CERN faire un stage sur le LHC (je n'ai pas énormément de précisions supplémentaires). Donc oui, j'aimerais assister aux conférences mais ça risque d'empiéter sur le temps de travail, non ?

[invite91f11209]

Tu es en quelle année? On ne se spécialise en particules qu'en M2 de toute manière. Dans quelle fac si c'est pas indiscret? Tu fais un stage dans le cadre de la summer school, ou seul? Sur quelle manip? Les cours sont de mi juillet à mi aout. Tu vas t'éclater!! (oui oui je suis passée par là, et je te préviens, quand on met les pieds dedans, dur d'en sortir

On pourra peut etre se rencontrer, héhé!

[DarK MaLaK]

Je suis en fin de BAC+4. Je fais le stage seul (les inscriptions étaient déjà fermées quand j'ai trouvé le site pour postuler, du coup j'ai candidaté librement) mais je ne sais pas encore exactement en quoi il consiste, donc je ne peux pas en dire grand chose pour l'instant. J'aurais d'autres questions à te poser sur le CERN (si tu as du temps pour y répondre) mais ça va s'écarter du sujet discuté ici. Peut-être qu'il vaut mieux le faire par message privé ?

[invite91f11209]

Pas de soucis! on continue en MP!

T'en fais pas pour les cours, je les ai suivis au même niveau que toi et ils reprennent tout en général. Juste soit au point en quantique et en relativité, le reste devrait couler. On refait toute la démo de la théorie quantique des champs si je me souviens bien. J'avais pas tout pigé à l'époque, mais du coup j'ai eu beaucoup moins de mal en M2. Je sais pas qui sont les intervenants cette année, mais en général c'est la crème!

[invite93279690]

Il y a ce cours de Leonard Susskind qui est très bon je trouve.

[DarK MaLaK]

Merci gatsu, tu m'as trouvé des cours qui ont l'air bien faits et en libre accès ! Que demander de plus ?

[Deedee81]

Salut,

Merci aussi à gatsu pour cette prise de relais de ma première intervention et ces références utiles.

[DarK MaLaK]

Merci à toi aussi, Deedee81, je vais commencer par m'intéresser aux références gratuites mais je garde les tiennes dans un coin de mon cerveau.