Résumé

L'objectif de ce cours est de familiariser l'étudiant avec les concepts, les méthodes et les conséquences de la physique quantique. En particulier, le moment cinétique, la théorie de perturbation, les systèmes à plusieurs particules, les symétries, et les corrélations quantique seront traité

Contenu

Mots-clés

Mécanique quantique, équation de Schrödinger, principe d'incertitude de Heisenberg, fonction d'onde, oscillateur harmonique, atome d'hydrogène, spin, moment cinétique, théorie de perturbation, intrication quantique, théorème de Bell, particules identiques, seconde quantification, opérateur densité, matrice densité, information quantique, Hartree-Fock.

Compétences requises

Cours prérequis indicatifs

Physique Quantique I

Cours de base de physique et mathématique du 1er cycle

Le cours SHS "Philosophie, épistémologie et histoire des sciences : La philosophie de la nature : physique et philosophie au XXe siècle" (HUM-315) donné par le Prof. M.-A. Esfeld, pourrait constituer un intéressant complément pour approfondir certains aspects interprétatifs de la physique quantique.

Concepts importants à maîtriser

Connaissance solide et pratique de l'analyse et de l'algèbre linéaire (traitées dans les cours de base de mathématique).

Acquis de formation

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

• Inférer la conservation de quantités physiques des propriétés d'invariance
• Formuler la théorie quantique du moment cinétique et du spin
• Calculer des quantités physiques à l'aide de la théorie de perturbation indépendante du temps
• Calculer des quantités physiques à l'aide de la théorie de perturbation dépendante du temps
• Construire l'espace de Hilbert des états à plusieurs particules
• Caractériser la relation entre spin et statistique
• Distinguer entre Fermions et Bosons
• Argumenter contre le réalisme local en physique quantique
• Formuler le théorème de Bell et les inégalités de Bell
• Raisonner sur le concept et sur les implications de l'intrication quantique
• Elaborer un circuit quantique élémentaire

Compétences transversales

• Fixer des objectifs et concevoir un plan d'action pour les atteindre.
• Utiliser une méthodologie de travail appropriée, organiser un/son travail.

Méthode d'enseignement

Ex cathedra, exercices préparés en classe

Travail attendu

Participation au cours. Résolution des séries d'exercices durant les heures d'exercices. Réviser régulièrement les notes de cours à la maison.

Méthode d'évaluation

Examen final écrit.

Encadrement

Ressources

Bibliographie

1. "Mécanique Quantique I-II", Cohen-Tannoudji, Diu, Lahoë (Hermann);
2. "Modern Quantum Mechanics", J.J. Sakurai (Addison Wesley, 1994)
3. "Quantum Mechanics", Landau, Lifshits (Butterworth-Heinemann, 1981)
4. "Lie Algebras In Particle Physics: from Isospin To Unified Theories", Howard Georgi, (Westview Press, 1999)

Ressources en bibliothèque

• "Lie Algebras In Particle Physics: from Isospin To Unified Theories", Howard Georgi, (Westview Press, 1999)
• Modern Quantum Mechanics / Sakurai
• Mécanique Quantique / Cohen-Tannoudji
• Quantum Mechanics / Landau

Polycopiés

Tout le matériel disponible est publié sur le moodle du cours.

Liens Moodle

• https://go.epfl.ch/PHYS-314

Préparation pour

Physique du solide, physique nucléaire, champs quantiques relativistes