Durée
20h Th, 10h Pr
Nombre de crédits
| Master en sciences spatiales, à finalité | 4 crédits |
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
Cours introductif de théorie quantique des champs et d'électrodynamique quantique.
Table des matières
1. Les équations de Maxwell : forme relativiste
2. Le lagrangien de l'électrodynamique et le théorème de Noether
3. Symétries, Théorème de Noether, Hamiltonien
4. Problèmes 1
5 et 6. Spin et groupe Lorentz
7. Poisson Brackets and canonical quantization
8. Problèmes 2
9. Deuxième quantification, microcausalité
10. Propagateurs, quantification du champ de Dirac, quantification du champ de Maxwell
11. Problèmes 3
12. Propagateurs de fermions et de photons. Lagrangiens d'interaction et renormalisabilité. Le concept matrice S. Lien avec les sections efficaces.
13. Évaluation des éléments matriciels de T. Le théorème de Wick et les règles de Feynman.
14. Problèmes 4
15. Exemple explicite
16. Règles de Feynman de QED, et la section efficace de Rutherford
17. Croisement, diffusion Bhabba, diffusion Møller
18. Problèmes 5
19. La section efficace de Compton et les processus connexes
20. Problèmes 6
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
L'objectif du cours est double : d'une part amener les étudiants à posséder une connaissance pratique de la théorie quantique des champs et à être capables de calculer des processus simples en utilisant le formalisme développé au cours, d'autre part, donner les liens du formalisme avec la physique des particules et des astroparticules.
À la fin du cours, les étudiants pourront:
1) comprendre les principes sur lesquels QED est construite (groupe de Lorentz, invariance de jauge);
2) dériver les règles de Feynman de tout lagrangien d'interaction;
3) calculer les processus élémentaires en QED et dans les théories scalaires, pour toute énergie;
4) comprendre le concept d'antiparticule.
Savoirs et compétences prérequis
Mécanique quantique, y compris les équations de Klein-Gordon et de Dirac.
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Ce cours est basé sur des exposés ex cathedra et sur des répétitions où des problèmes (voir les pages web du cours pour la liste) sont discutés, comme indiqué dans la table des matières. Les problèmes seront résolus par les étudiants, sous la direction de l'instructeur. Une préparation est fortement recommandée.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Des références pour chaque cours, des notes et la liste des problèmes sont disponibles sur les pages Web du cours.
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
Ouvrage de référence : M.E. Peskin et D.V. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory (Addison-Wesley : 1995). Des exemplaires sont diponibles et seront distribués en début de cours.
Modalités d'évaluation et critères
Examen(s) en session
Toutes sessions confondues
- En présentiel
évaluation écrite ( questions ouvertes ) ET évaluation orale
Explications complémentaires:
Examen écrit, suivi d'une discussion. La première question porte sur la théorie. La liste des questions possibles est disponible sur les pages Web du cours et est susceptible d'être modifiée au cours de l'année. La deuxième question (donnée après la remise de la question théorique) est un exercice à livre ouvert. La partie écrite dure 4 heures.
Stage(s)
Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours
Le cours consistera en 20 séances d"une heure et demie (voir table des matières)
Contacts
Jean-René Cudell
Institut de physique
19A Allée du 6 août
Bât B5a (4e étage, local 4/44)
Université de Liège
Tél. : 04/3663654
Courriel : jr.cudell@ulg.ac.be
Pages Web : http://www.theo.phys.ulg.ac.be