Objectifs par rapport aux acquis d'apprentissage du programme

• Collaborer et travailler en équipe
• -Avoir amélioré ses compétences pratiques en physique par des séances de travaux pratiques avancés en laboratoire, séances durant lesquelles ils auront travaillé individuellement et en groupes.
• Maîtriser des connaissances spécialisées
• -Avoir développé les connaissances et compétences acquises lors du cycle précédent à un niveau qui s'étend au-delà du niveau de bachelier en physique, et qui fournit la base pour l'élaboration et l'application d'idées originales dans un contexte professionnel
• -Avoir acquis une connaissance et une compréhension approfondies de secteurs spécialisés de la physique en conjonction avec les mathématiques et/ou les pratiques de laboratoires avancées nécessaires à ces secteurs
• -Avoir atteint un niveau de connaissances et de compétences qui leur donnera accès au troisième cycle du programme d'études (uniquement pour le master en deux ans).
• Communiquer des informations claires et précises
• -Avoir la capacité de communiquer avec clarté leurs connaissances, leurs conclusions, et de les étayer de manière rationnelle, à des auditoires de spécialistes et de non-spécialistes
• Collaborer et travailler en équipe
• -Avoir amélioré ses compétences pratiques en physique par des séances de travaux pratiques avancés en laboratoire, séances durant lesquelles ils auront travaillé individuellement et en groupes.
• Se développer sur le plan personnel et professionnel
• -Pour les étudiants de la filière didactique, présenter les connaissances et compétences appropriées à la profession d'enseignant en école secondaire supérieure ; pour tous, présenter les connaissances et compétences appropriées à des professions utilisant les compétences de physiciens (et connexes) dans différents secteurs de la société.
• -Avoir développé les compétences qui leur permettront de continuer à acquérir des connaissances d'une manière autonome
• Avoir une démarche scientifique rigoureuse et créatrice
• Avoir la capacité de recueillir et d'interpréter des données scientifiques pertinentes et de les analyser de manière critique en distinguant les hypothèses de travail des faits avérés
• -Avoir la capacité d'appliquer leurs connaissances, leur compréhension, leur capacité à résoudre des problèmes, dans des environnements nouveaux ou non familiers et dans des contextes multidisciplinaires liés aux sciences physiques

Acquis d'apprentissage de l'UE

À l'issue de l'enseignement, l'étudiant.e devra connaître les bases de la théorie quantique des champs relativistes. En particulier, il/elle devra pouvoir identifier l'importance des groupes et de leurs representations dans la classification des équations d'onde linéaires relativistes et il/elle devra donc connaître la classification des représentations unitaires irréductibles du groupe de Poincaré. L'étudiant.e devra pouvoir montrer que les équations fondamentales en théorie des champs peuvent être obtenues par principe variationnel. Il/elle devra aussi reconnaître l'importance du Principe de Symétrie en théorie des champs via le théorème de Noether. L'étudiant.e devra pouvoir effectuer la quantification canonique des champs libres et comprendre le traitement de l'invariance de jauge pour la quantification du champ vectoriel libre. Il/elle devra pouvoir calculer des éléments de matrice S en perturbation dépendante du temps, ainsi que des diagrammes de Feynmann en arbre pour des processus de diffusion en électrodynamique quantique. 

Contenu de l'UE : descriptif et cohérence pédagogique

Étude des groupes de Lorentz et de Poincaré. Classification des représentations unitaires irréductibles du groupe de Poincaré. Principe variationnel en théorie de champs : lagrangien et équations d'Euler-Lagrange. Équations de Klein Gordon, Dirac, Maxwell, Fierz-Pauli et Fronsdal. L'atome d'hydrogène relativiste. Théorème de Noether en théorie des champs. Quantification canonique des champs scalaire, spinoriel et vectoriel libres. Analyse à la Dirac des systèmes avec contraintes. Propagateurs. Théorème de Wick et théorie des perturbations dépendante du temps pour la matrice S. Formule de réduction. Méthodes fonctionnelles. Règles de Feynman en électrodynamique quantique.

Compétences préalables

Électrodynamique classique, mécanique analytique, mécanique quantique, théorie des groupes, relativité restreinte et analyse dans le plan complexe.