Physique des particules - une introduction (Coursera)

Offered by University of Geneva,
Physique des particules - une introduction (Coursera)

Ce cours vous introduit à la physique subatomique, c'est à dire à la physique du noyau et à celle des particules élémentaires.

Class Deals by MOOC List - Click here and see Coursera's Active Discounts, Deals, and Promo Codes.

Plus spécifiquement les questions adressées sont les suivantes :

  • Quels sont les concepts de la physique des particules et comment sont-ils implémentés?
  • Quelles sont les propriétés du noyau atomique et comment peut on les utiliser?
  • Comment accélérer et détecter des particules et mesurer leurs propriétés?
  • Qu’est-ce qu’on apprend à partir des réactions de particules à haute énergie et leurs désintégrations?
  • Comment fonctionnent les interactions électromagnétiques et comment peut-on les mettre à contribution?
  • Comment fonctionnent les interactions fortes et pourquoi sont-elles difficiles à comprendre?
  • Comment fonctionnent les interactions faibles et pourquoi sont-elles spéciales?
  • Quelle est la masse des objets au niveau subatomique, et comment y intervient le Higgs?
  • Que peut-on apprendre de la physique des particules concernant l’astrophysique et l’Univers tout entier?

Le cours est structuré en sept modules. Suivant le premier module qui introduit notre sujet, les modules 2 (Physique nucléaire) et 3 (Accélérateurs et détecteurs) dépendent peu du reste du cours et peuvent être étudiés séparément. Les modules 4 à 7 approfondissent les notions de la matière et des forces élémentaires.

Syllabus

WEEK 1
Matière et forces, mesurer et compter
Pendant ce premier module on introduira notre sujet en faisant le tour des objets de la physique des particules, c’est à dire la matière, les forces et l’espace-temps. On discutera aussi comment on définit l’intensité d’une interaction entre particules, par le biais de la section efficace, qui est une notion centrale de la physique des particules. A la fin de ce module, on visitera les travaux pratiques nucléaires de l’UniGe pour voir l'expérience Rutherford.

WEEK 2
Physique nucléaire
Pendant ce deuxième module on parle de la physique du noyau atomique et de ses applications. On visitera les travaux pratiques nucléaire de l’UniGe pour voir les expériences sur la radioactivité. A la fin du module, on visitera un réacteur expérimental à fusion et une centrale nucléaire.

WEEK 3
Accélérateurs et détecteurs
Dans ce module, on va toucher les bases de la physique des accélérateurs et des méthodes de détection pour les particules. On passera en revue les principes de l'accélération et focalisation de particules chargées par les champs électromagnétiques. On verra comment ces principes sont appliqués dans les accélérateurs et anneau de stockage modernes. Vous serez introduit aux processus physiques qui permettent de détecter les différents types de particules et comment ils sont utilisé dans des détecteurs modernes.

WEEK 4
Interactions électromagnétiques
Pendant ce module on discute les interactions électromagnétiques, via l'échange de photons entre particules chargées électriquement. Vous vous rappellerez comment une réaction est décrite par sa section efficace. Vous en saurez plus sur la relation entre cette quantité et les digrammes de Feynman. Comme la matière consiste en fermions, on introduira le spin, mais d'une manière peu formelle. Vous comprendrez mieux les propriétés de quelques réactions exemplaires, comme la diffusion Compton et l'annihilation électron-positron, que vous avez déjà rencontré dans le module 3.

WEEK 5
Hadrons et interactions fortes
Dans ce cinquième module vous verrez comment les expériences de diffusion – typiquement utilisant des photons virtuels comme sonde – nous renseignent sur la structure interne des hadrons. Vous apprécierez le rôle des quarks dans la formation de baryons et mesons. Vous comprendrez mieux la notion de la charge couleur et les propriétés des gluons qui transmettent la force forte. Vous verrez comment cette force emprisonne les quarks à l'intérieur de leurs états liés. Et comment par conséquent les quarks fortement secoués (ou crées en paires dans le vide) se transforment en gerbes de hadrons appelés jets.

WEEK 6
Interactions électro-faibles
Pendant ce module on approfondit notre discussion des forces en y rajoutant les forces faibles. Vous comprendrez mieux la relation entre particules et antiparticules, moyennant les transformation de conjugaison de charge et de parité. Vous rencontrez les charges faibles et les bosons qui transmettent la force faible. A travers quelques réaction exemplaires, vous apprécierez les spécificités de la force faible et sa relation avec la force électromagnétique. Vous rencontrez les propriétés fascinantes des neutrinos. Et vous serez libéré d'un de vos préjugés, qui dit probablement que la masse des quarks et leptons est une de leurs propriétés intrinsèques.

WEEK 7
Matière et énergie sombre
Dans ce dernier module vous rencontrez la matière sombre, qui ne se manifeste que par son action gravitationnel. Vous verrez comment l'énergie sombre accélère l'expansion de notre univers. Vous apprécierez les indices observationnels qui nous démontrent l'existence de ces phénomènes mystérieuses. Et on discutera avec une spécialiste du domaine la nouvelle physique qui pourrait se cacher derrière et qui reste à découvrir.

Go to Class
MOOC List is learner-supported. When you buy through links on our site, we may earn an affiliate commission.

Related Courses

Foundation of Structural Dynamics (Coursera) Coursera
ISAE-SUPAERO

Foundation of Structural Dynamics (Coursera)

A course with variable geometry where everyone, we hope, will find personal benefits. The parts can be studied sequentially or independently; and inside each part, elementary learning items can be picked up. Globally, this course proposes a deep knowledge of fundamental dynamics, with possible explicit and implicit applications in structural dynamics, but also in physics and control of any dynamic system (automatics, …).

Aug 10th 2026
5-12 Weeks
Archaeoastronomy (Coursera) Coursera
Politecnico di Milano

Archaeoastronomy (Coursera)

Archaeoastronomy is the “science of stars and stones”: it studies the relationships between the ancient monuments and the sky, in order to gain a better understanding of the ideas of the architects of the past and of their religious and symbolic world. The course provides the first complete, easy introduction to this fascinating discipline.

Aug 17th 2026
5-12 Weeks
The Worldview of Thomas Berry: The Flourishing of the Earth Community (Coursera) Coursera
Yale University

The Worldview of Thomas Berry: The Flourishing of the Earth Community (Coursera)

Thomas Berry (1914-2009) was a historian of world religions and an early voice awakening moral sensibilities to the environmental crisis. He is known for articulating a “new story” of the universe that explores the implications of the evolutionary sciences and cultural traditions for creating a flourishing future. This course investigates Berry’s life and thought in relation to the Journey of the Universe project.

Aug 17th 2026
5-12 Weeks
Big History - From the Big Bang until Today (Coursera) Coursera
University of Amsterdam

Big History - From the Big Bang until Today (Coursera)

Welcome to this Big History course! In this course, renowned scientists and scholars from the University of Amsterdam and beyond will take you on a journey from the Big Bang until today while addressing key questions in their fields. After completing this journey you will have developed a better understanding of how you and everything around you became the way they are today.

Aug 3rd 2026
4 Weeks
Physics of silicon solar cells (Coursera) Coursera
École Polytechnique

Physics of silicon solar cells (Coursera)

The first MOOC “Photovoltaic solar energy” is a general presentation of the solar photovoltaics technologies in the global energetic context, without extensive details. In particular the description of the solar cell operation is restricted to the ideal case. In contrast this second MOOC allows a deep understanding of the properties of solar cells based on crystalline semiconductors.

Aug 3rd 2026
5-12 Weeks
Journey Conversations: Weaving Knowledge and Action (Coursera) Coursera
Yale University

Journey Conversations: Weaving Knowledge and Action (Coursera)

Journey of the Universe weaves together the discoveries of the evolutionary sciences together with humanities such as history, philosophy, art, and religion. This course draws on the Journey of the Universe Conversations, a series of 20 interviews with scientists and environmentalists. The first 10 interviews are with scientists and historians who deepen our understanding of the evolutionary process of universe, Earth, and humans.

Aug 17th 2026
5-12 Weeks
Conceptos y Herramientas para la Física Universitaria (Coursera) Coursera
Tecnológico de Monterrey

Conceptos y Herramientas para la Física Universitaria (Coursera)

Este curso provee al estudiante con conceptos y herramientas matemáticas para modelar problemas en física, que al aplicar podrá enfrentar con éxito los cursos de física universitarios. Así pues, la filosofía de este curso consiste en cubrir temas conceptuales relativos a la Física y desarrollar tu capacidad de aprender y aplicarlos en tu vida profesional.

Aug 17th 2026
5-12 Weeks
Particle Dynamics (Coursera) Coursera
Korea Advanced Institute of Science and Technology - KAIST

Particle Dynamics (Coursera)

This course teaches dynamics, one of the basic mechanics subjects of Mechanical Engineering. Students would be able to organize their knowledge about force and motion, work-energy, impulse-momentum in view of Newton's 2nd law and its integration over time and displacement. The Engineering Dynamics consists of two parts: particle dynamics and rigid body dynamics.

Aug 17th 2026
13-24 Weeks
Nanotechnology and Nanosensors, Part 1 (Coursera) Coursera
Technion - Israel Institute of Technology

Nanotechnology and Nanosensors, Part 1 (Coursera)

Nanotechnology and nanosensors are broad, interdisciplinary areas that encompass (bio)chemistry, physics, biology, materials science, electrical engineering and more. The present course will provide a survey on some of the fundamental principles behind nanotechnology and nanomaterials and their vital role in novel sensing properties and applications. The course will discuss interesting interdisciplinary scientific and engineering knowledge at the nanoscale to understand fundamental physical differences at the nanosensors.

Aug 10th 2026
5-12 Weeks
Origens da Vida no Contexto Cósmico (Coursera) Coursera
Universidade de São Paulo, Brasil

Origens da Vida no Contexto Cósmico (Coursera)

Origens da vida no contexto cósmico é um curso desenvolvido no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo, com o objetivo de apresentar os mais recentes avanços científicos na compreensão deste intrigante assunto. É um curso com formato multidisciplinar que o levará a compreender melhor os aspectos envolvidos no surgimento de vida na Terra e no possível surgimento de vida em outros planetas.

Aug 3rd 2026
4 Weeks