Physique Quantique 2

Physique Quantique 2

Description : Le cours de Physique Quantique 2, proposé dans le tronc commun de première année, prolonge le cours Physique Quantique 1 en introduisant des concepts avancés de la mécanique quantique, tout en consolidant le formalisme précédemment acquis. Le cours débute par l’étude des symétries en mécanique quantique et leur lien avec les lois de conservation, fournissant un cadre structurant pour l’analyse des systèmes quantiques. Il introduit ensuite les méthodes de perturbation, stationnaire et dépendante du temps, permettant d’aborder des systèmes non exactement solvables, avec des applications à la correction des niveaux d’énergie ou aux transitions induites par un champ. La composition des moments cinétiques est ensuite abordée, notamment l’addition de spins, avec une introduction aux coefficients de Clebsch-Gordan, essentielle pour comprendre la structure fine des atomes et les couplages spin-orbite. Enfin, le cours traite des particules indiscernables, en particulier des fermions, en introduisant les fonctions d’onde antisymétriques, le principe de Pauli et les atomes à plusieurs électrons, ouvrant sur les bases de la structure électronique. Ce cours fournit les outils nécessaires à l’analyse de systèmes quantiques complexes et prépare aux enseignements avancés en physique atomique, matière condensée et ingénierie quantique.

Bibliographie :

  • Ref. [1] : C. Cohen-Tannoudji, F. Laloë, B.Diu, Mecanique Quantique – Tome 1, EDP Science CNRS Edition (2018)
  • Ref. [2] : J.-L. Basdevant, J. Dalibard, Mécanique Quantique, Ellipse Edition (2006)
  • Ref. [3] : M. Joffre, Physique Quantique Avancée. Cours de lEcole Polytechnique (2023)

Acquis d’apprentissage : A l’issue de ce cours, les étudiants seront capables de : AA1: Identifier les situations ou la théorie des perturbations stationnaires et dépendantes du temps s’appliquent afin de construire des solutions approchées – AA2: Appliquer la théorie de la composition du moment cinétique et comprendre la structure fine des atomes – AA3 : Maitriser le formalisme associé aux symétries en mécanique quantique – AA4 : Exploiter le formalisme des particules indiscernable pour analyser la structure des atomes possédant plusieurs couches électroniques

Modalités d’évaluation : Examen écrit 1h30, rattrapable

Compétences évaluées :

  • Modélisation Physique

Responsable de cours : Nicolas Javahiraly

Identifiant Geode : SPM-PHY-011

CM :

  1. Symétries en physique quantique-1/2 (1.5 h)
  2. Symétries en physique quantique-2/2 (1.5 h)
  3. Théorie des perturbations-1/2 (3.0 h)
  4. Théorie des perturbations-2/2 (3.0 h)
  5. Composition des moments cinétique (3.0 h)
  6. Particules indiscernables (3.0 h)

TD :

  1. Symétries en physique quantique-1/2 (1.5 h)
  2. Théorie des perturbations-1/2 (1.5 h)
  3. Théorie des perturbations-2/2 (1.5 h)
  4. Composition des moments cinétique (1.5 h)
  5. Particules indiscernables (1.5 h)