M1 PHYSIQUE / MAGISTÈRE : Théorie des champs classiques


Le progrès du cours sera affiché ci-dessous. Vous trouverez aussi les feuilles de TD. N'hésitez pas à me contacter, si vous avez des questions, commentaires, suggestions, ... !

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Bibliographie:

Le cours ne suit pas un texte en particulier.

  • L.D. Landau & E.M. Lifshitz - The classical theory of fields (Course of Theoretical Physics - Volume 2)
  • M. Peyrard & T. Dauxois - Physique des solitons
  • P.G. De Gennes - Superconductivity of Metals and Alloys
  • M. Tinkham - Introduction to Superconductivity


    Annales:

    2019/2020 : Examen Final (DM) - Énoncé et Corrigé (noté sur 71 points).

    2018/2019 : Examen Final - Énoncé et Corrigé (noté sur 62 points).

    2017/2018 : Examen Final - Énoncé et Corrigé (noté sur 63 points).

    2016/2017 : Examen Final - Énoncé et Corrigé (noté sur 55 points).


    Cours :

    PLAN du COURS

    Cours # Date Contenu du cours
    1 & 2Lundi 6 janvier

    I. Introduction

    Théorie des champs:
    grand nombre / nombre infini de degrés de liberté

    Exemples

    II. Fonctionnelles & principe des variations

    Equations d'Euler-Lagrange

    Exemples

    3

    Lundi 13 janvier

    II. Fonctionnelles & principe des variations (SUITE)

    Exemples

    III. Rappel : Mécanique analytique

    Action et Lagrangien

    4

    Jeudi 16 janvier

    III. Rappel : Mécanique analytique (SUITE)

    Hamiltonien

    IV. Passage au continuum -> Théorie des champs

    Exemple: chaine harmonique

    5 & 6

    Lundi 20 janvier

    IV. Passage au continuum (SUITE)

    Formalismes Lagrangien et Hamiltonien:
    - densité Lagrangienne
    - équations d'Euler-Lagrange
    - densité Hamiltonienne

    Exemple: chaine ANharmonique -> Ondes solitaires / Solitons

    John Scott Russell (1808-1882): "I was observing the motion of a boat which was rapidly drawn along a narrow channel by a pair of horses, when the boat suddenly stopped--not so the mass of water in the channel which it had put in motion; it accumulated round the prow of the vessel in a state of violent agitation, then suddenly leaving it behind, rolled forward with great velocity, assuming the form of a large solitary elevation, a rounded, smooth and well-defined heap of water, which continued its course along the channel apparently without change of form or diminution of speed. I followed it on horseback, and overtook it still rolling on at a rate of some eight or nine miles an hour, preserving its original figure some thirty feet long and a foot to a foot and a half in height. Its height gradually diminished, and after a chase of one or two miles I lost it in the windings of the channel. Such, in the month of August 1834, was my first chance interview with that singular and beautiful phenomenon which I have called the Wave of Translation."

    Biblio: M. Peyrard & T. Dauxois - Physique des solitons

      Chapitre 8: problème de Fermi-Pasta-Ulam
      Chapitre 1: équation de Korteweg-de Vries

    7

    Lundi 27 janvier

    V. Mécanique relativiste

    RAPPEL :

  • Vitesse de propagation des interactions : c = 3 x 10^8 m/s
  • Transformations de Lorentz
  • Quadri-vecteurs / -scalaires / -tenseurs
  • Lagrangien + Hamiltonien d'une particule relativiste libre

    Biblio: L.D. Landau & E.M. Lifshitz - The classical theory of fields (Course of Theoretical Physics - Volume 2)

  • 8 & 9

    Jeudi 30 janvier

    VI. Le champ électromagnétique

    Interaction particule-champ

    Tenseur électromagnétique

    Equations de Maxwell (I)

    10

    Lundi 3 février

    VI. Le champ électromagnétique (SUITE)

    Action du champ électromagnétique

    Equations de Maxwell (II)

    11

    Lundi 10 février

    VI. Le champ électromagnétique (SUITE)

    Densité et flux d'énergie

    Exemples:

  • Ondes électromagnétiques dans le vide
  • Champ électromagnétique d'une charge en mouvement uniforme

  • 12 & 13

    Lundi 17 février

    VI. Le champ électromagnétique (SUITE)

    Exemples:

  • Champ électromagnétique d'une charge en mouvement uniforme
  • Radiation électromagnétique d'une charge accélérée

    VII. Théorie de Ginzburg-Landau

    Paramètre d'ordre

  • 14

    Jeudi 5 mars

    VII. Théorie de Ginzburg-Landau (SUITE)

    Paramètre d'ordre

    Transition de phase magnétique (1er vs 2nd ordre)

    Fonctionnelle de Ginzburg-Landau

    15 & 16

    Jeudi 12 mars

    VII. Théorie de Ginzburg-Landau (SUITE)

    Paramètre d'ordre inhomogène : Paroi de domaine

    Supraconductivité :

  • Phénoménologie (conductivité parfaite, effet Meissner, ...)
  • Théorie de London (1935)
  • Théorie de Ginzburg-Landau (1950)
  • 17

    Jeudi 19 mars

    Transparents cours à distance

    Biblio:
    P.G. De Gennes - Superconductivity of Metals and Alloys
    M. Tinkham - Introduction to Superconductivity


    TDs :

    TD # Date Sujet Fichiers
    1Lundi 13 janvier Extrémum d'une fonctionnelle TD 1 (1ere partie)
    1Jeudi 16 janvier Extrémum d'une fonctionnelle TD 1 (2nde partie)
    2Lundi 27 janvier Extrémum sous contrainte, mécanique non-relativiste TD 2
    3Lundi 3 février Limite continue, ondes solitaires

    TD 3 (1ere partie)

    3Lundi 10 février Limite continue, ondes solitaires

    TD 3 (2nde partie)

    Quelques élements de solution ...

    4Jeudi 5 mars Mécanique relativiste, champ électromagnétique

    TD 4

    5Jeudi 19 mars Théorie de Ginzburg-Landau

    TD 5

    Corrigé