Fiches de cours 2017-2018

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Introduction à la physique des astroparticules

PHYS-439

Enseignant(s) :

Bay Aurelio
Neronov Andrii

Langue:

Français

Résumé

On traite de l'implication de la physique des particules en cosmologie et dans les phénomènes astrophysiques, ainsi que des techniques d'observation de rayons cosmiques.

Contenu

1. Observation de l'univers : expansion cosmologique, âge de l'univers. Le rayonnement fossile.

 

2. Matière noire dans l'univers. Courbes de rotation des galaxies, expériences de détection de la matière noire.

 

3. Sources astrophysiques de gammas à haute énergie et rayons cosmiques.

 

4. Pulsars et supernovae. Neutrinos de supernovae SN1987A.

 

5. Accélération de particules à haute énergie près d'étoiles magnétisées.

 

6. Trous noirs astrophysiques : trous noirs de masse stellaire et trous noirs supermassifs dans les nucléi des galaxies actives.

 

7. Accélération de particules à haute énergie et production de rayons cosmiques près des trous noirs.

 

8. Les rayons cosmiques : Spectre, composition isotopique et spectrale, moyens de détection, mécanisme de spallation, équations de transport, propagation, modèle de la boîte fuyante, horloges cosmiques. Le détecteur AMS. Les mécanismes d'accélération de Fermi de premier et deuxième ordre. Les rayons cosmiques d'énergie ultra-haute : Détection. Gerbes atmosphériques: profil, principe de superposition, modèle de Bethe-Heitler, composition. Interaction avec le fond micro-onde.

 

9. La radiation électromagnétique : Mécanismes de production. Mécanismes d'absorption. Les détecteurs embarqués et au sol. CGRO & le projet GLAST. L'imagerie Cherenkov. Les sources gamma avec E>100 GeV. Origine des spectres multi-longueurs.

 

10. Les neutrinos : Mécanismes de production. Interaction avec la matière. Neutrinos solaires et atmosphériques, oscillations. Les neutrinos des Supernovae. Détecteurs et méthodologie. Modèle de la source transparente et flux de Waxman-Bahcall. Modèle de flux de neutrinos des AGN.

11. Observation des ondes gravitationnelles.

12. Mesures astrophyisiques de la masse du photon.

Compétences requises

Cours prérequis indicatifs

Cours de Physique des particules 3ème année

Acquis de formation

A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:

• Analyser les phénomènes physiques associés aux rayons cosmiques

Méthode d'enseignement

Ex cathedra

Méthode d'évaluation

examen oral (100%)

Ressources

Sites web

• http://lphe.epfl.ch/~bay