Programme d'Approfondissement Physique

Des particules aux étoiles : interactions fondamentales et constituants élémentaires Photons et atomes : lasers, optique, plasmas De l’atome au matériau : matière condensée, matière molle, matériaux fonctionnels

X 2013 Responsables P1 : Michel Gonin, P2 : Philippe Grangier

Programme d'Approfondissement "Physique"

Objectifs du programme : • découvrir la diversité et l’étendue des phénomènes physiques, et mieux appréhender l’univers qui nous entoure.

La nébuleuse d'Orion : une pépinière d'étoiles

Réseaux d'atomes ultra-froids superfluides : une nouvelle matière condensée

le GPS le réseau mondial de fibres optiques et Internet

• approfondir ses connaissances théoriques ou expérimentales sur certains sujets d'actualité, qui rejoignent les défis scientifiques ou technologiques qui se posent au monde d’aujourd’hui.


Environnement exceptionnel pour la physique

Saclay Palaiseau Orsay


Trois parcours thématiques PT1 Des particules aux étoiles : interactions fondamentales et constituants élémentaires PT2 Photons et atomes : lasers, optique, plasmas PT3 De l’atome au matériau : matière condensée, matière molle, matériaux fonctionnels Un parcours international Physique des Hautes Energies (PHE) + Physics for Optics and Nanosciences (PON), M1


Règles - Pour chacune des périodes P1 ou P2, il faut choisir au moins trois cours et un Enseignement d’Approfondissement (EA). - L’un des trois cours peut être choisi en dehors du programme de Physique. - L’EA peut être choisi librement parmi les thématiques proposées par le programme de Physique : les thématiques ne sont pas contraignantes !

- D'autres programmes sont coorganisés par le Département de Physique en partenariat avec d’autres départements (Biologie, Chimie, Mécanique), en particulier : Energies du XXI siècle, Innovation technologique, Electrical Engineering, Sciences pour les Défis de l'Environnement


• Prérequis : Cours de physique PHY430, 433 (+ 431 pour quelques cours)

• Lien avec le système des "masters" (standard international actuel) : Le programme de Physique valide une année 1 de master (M1), consulter les enseignants en fonction de vos voeux de M2.

• Parcours mixtes (changement de Programme entre périodes P1 et P2) : c'est possible, mais il faut justifier son choix (règles établies par l’Ecole, cf. exposé de la Direction des Etudes).

• "Message" : Le but n'est pas l'hyperspécialisation (ni la dispersion), mais l'incitation à réfléchir à un projet cohérent de formation, en exploitant les ressources exceptionnelles offertes par cette Ecole.


Et la physique en quatrième année ? Concepts fondamentaux de la physique (ICFP) Lasers, Optique, Matière High-Energy Physics Nanosciences Physique des plasmas et de la fusion Sciences des Matériaux et Nano-objets Dispositifs Quantiques

Ponts, Telecom, ENSTA, Mines, ESPCI, Supelec, Chimie Paris, Institut d’optique graduate school, ISAE-Supaéro, …

Physics, Material sciences, Electrical engineering, Earth sciences, Nuclear engineering, etc.

Master M2 UPSay

ou X-Université

Corps, Ecoles d’application

Masters en France et à l’étranger


• Toutes ces informations (fiches et présentations) sont disponibles sur le site du département de Physique. Contacts : les responsables du Programme Michel Gonin Philippe Grangier [email protected] [email protected] et les responsables des thématiques et masters.


PT1 Des particules aux étoiles : interactions fondamentales et constituants élémentaires Christoph Kopper PHE Physique des Hautes Energies Stéphane Munier, Pascal Paganini PT2 Photons et atomes : lasers, optique, plasmas François Hache, Patrick Mora PT3 De l’atome au matériau : matière condensée, matière molle, matériaux fonctionnels Thierry Gacoin, Antoine Georges


Le projet de 3ème année -Le projet de recherche en laboratoire (PHY501) : une demi-journée par semaine immergé dans une équipe de recherche à l’Ecole Polytechnique ou dans l’Université Paris Saclay. Un ou deux élèves par projet.

- Le projet d’approfondissement (PHY502), souvent à l’initiative de l’élève (sujet à valider par les responsables du PA si hors département de physique). Possibilité de choisir un projet de physique numérique.

- Un cours supplémentaire à choisir parmi les cours dispensés à l’Ecole ou éventuellement à l’UPSay (à valider par les responsables du PA)


Le projet de recherche en laboratoire (PHY501) Cet Enseignement constitue la version «formation par la recherche» du projet de 3ème année, en privilégiant une immersion dans un laboratoire et la participation à un véritable travail de recherche, pendant une demi-journée par semaine. L'accès à des équipements de haute technologie et la confrontation à des problèmes ouverts tels que ceux que l'on rencontre dans les laboratoires de recherche constitue une formation extrêmement utile quel que soit le projet professionnel envisagé ultérieurement. Calendrier : -Début dès cette semaine si accord du labo -Choix définitif du projet avant le 18 septembre -Soutenance intermédiaire (avec rapport écrit) du 16 au 27/11 -Soutenance finale (avec rapport écrit) du 22 au 26/2


Le projet de recherche en laboratoire (PHY501)

Thématique Projets expérimentaux (et parfois numériques)

Projets numériques et théoriques

Physique des hautes énergies et astro

(LLR1) LPP1

Physique atomique PMC3 LAC1

Lasers et plasmas LOA1, LOA2 LOA4 LULI1, LULI2 LOB2, (LPP2)

LOA3 (CPhT1) CPhT2

Optique et biomédical LOB1, LOB3 PICM1

Semiconducteurs et nanosciences

(LSI2) PMC1 PICM1

(LSI1), (LSI4) LSI3 LPS1

https://moodle.polytechnique.fr/enrol/index.php?id=2062



Le projet de physique numérique (PHY502)

Sujet Cours associés Du graphène au graphite PHY552A, PHY570

Interaction de Coulomb dans les nanotubes de carbone PHY552A, PHY570

Structure électronique de matériaux bidimensionnels PHY552A, PHY570

Transition de phase dans le modèle d’Ising PHY433, PHY434

Transition de Kosterlitz-Thouless dans le modèle XY classique PHY434, PHY434

Programme génétique pour pierre-feuille-ciseaux Patterns de Turing, ou pourquoi les zèbres ont des rayures Brazil nut effect Méthode de Fox et Li pour simuler une cavité laser PHY551A




STAGES DE RECHERCHE DU DEPARTEMENT DE PHYSIQUE

Coordinateur : Henri-Jean Drouhin • PHY 591 : Champs, Particules et Matière

Christoph Kopper ([email protected]) Arnd Specka ([email protected])

• PHY 592 : Astrophysique et Cosmologie Frédéric Daigne ([email protected]) Roland Lehoucq ([email protected]) • PHY 593 : Semi-conducteurs et Composants

Henri-Jean Drouhin ([email protected]) Yvan Bonnassieux ([email protected])

• PHY 594 : Lasers, Optique Quantique, Plasmas

François Hache ([email protected])

• PHY 595 : Physique de la matière condensée Luca Perfetti ([email protected])

• MEC/PHY 596 : Environnement, Terre, Océan, Atmosphère Jean-François Roussel ( [email protected])

• MEC/PHY 597 : Energies Frank Carré ( [email protected]) Pere Roca i Cabarrocas ([email protected]) Arnd Specka ([email protected] )

mailto:[email protected]






mailto:francois.hache@polytechnique






Stages au Département de Physique X 2010 - X 2011 – X 2012 PHY 591 Champs, Particules et Matière 17 10 23 PHY 592 Astrophysique, Cosmologie 4 11 6 PHY 593 Semi-conducteurs et Composants 22 32 21 PHY 594 Lasers, Optique quantique, Plasmas 12 15 21 PHY 595 Physique de la Matière Condensée 4 7 6 PHY 596 Environnement, Terre, Océan, Atmosphère (16 Mec) (12Mec) 5(+15Mec) PHY 597 Energies 44 (+18 Mec) 30 (+17Mec) 32(+12Mec) TOTAL = = 103 =105 =114

Labos X : 14 14 23 Ile de France : 36 37 40 Province : 22 14 19 Etranger : 65 69 59 (en incluant Mec596 et Mec597)

Répartition des stages à l’étranger Stages au Département de Physique X 2010 - X 2011 – X 2012

Etranger dont : 65 69 59

• USA 33 32 21 • Allemagne 08 06 10 • Arabie Saoudite 01 • Australie 01 05 • Belgique 03 • Bolivie 01 • Brésil 01 02 • Canada 04 03 02 • Chili 01 • Espagne 02 04 • Italie 01 • Irlande 04 05 • Islande 01 • Israël 01 • Japon 03 03 03 • Maroc 01 • Nouvelle Zélande 01 • Royaume-Uni 03 10 09 • Russie 01 • Singapour 02 01 • Suède 01 • Suisse 01 01 01

STAGES DE RECHERCHE DU DEPARTEMENT DE PHYSIQUE : MODALITES D’INSCRIPTION

•Sujets de stage du département de Physique : information (réactualisée) disponible sur le Site Web du Département http://www.physique.polytechnique.edu/accueil/enseignement/annee-3/stage-de-recherche/ •Stages en France et à l’étranger : 1) Contactez dès maintenant les responsables de stages intéressés pour vos choix parmi les propositions de stages du département 2) Inscrivez vos projets de stage sur ENEX – « fiche de pré-inscription pour le stage de recherche » au plus tard le 3 Décembre 2015– 17 h 3) Faites signer votre fiche de stage par le responsable correspondant avant le 5 février 2016 (pour établisst des conventions par le Bureau des Stages) •Stages à l’étranger 1) Inscription obligatoire auprès de votre responsable de stage de l’X avant le 3 Décembre 2015 Fournir lettre de motivation obligatoire (pays projeté, libellé du stage - PHY 59…-, nom du Directeur de stage contacté, …) 2) Validation des stages à l’étranger le 10 décembre 2015 (Commission d’attribution des stages de recherche à l’étranger «Départements Enseignements + Graduate School + DRE +DE»)

http://www.physique.polytechnique.edu/accueil/enseignement/annee-3/stage-de-recherche/

CHAIRES DU DEPARTEMENT DE PHYSIQUE

Possibilité de financement de certains stages liés aux thématiques des chaires :

• Saint-Gobain (sciences des matériaux et surfaces actives) :

PHY 595 – PHY 593

• EDF (énergie nucléaire) : PHY 597

ORGANISATION DES STAGES DE RECHERCHE • Début du stage : A partir du 21 mars 2016 (durée minimum 16 semaines) tout décalage doit être justifié par écrit • Soutenances : 1ère période : du 27 juin au 13 juillet 2016 2ème période : du 22 août au 5 septembre 2016 Notes remises le 5 septembre 2016 au plus tard ! Possibilité de soutenance sur place pour les stages à l’étranger (en accord avec le directeur du stage de recherche de l’X)

X 11 Prix décernés : Académie des Sciences Amaury HAYAT, Harvard University – Corps des Ingénieurs des Ponts, Eaux et Forêts

Grand Prix du stage de recherche Vincent DEO, Virginia Tech – MSc Electrical Engineering Stanford

Prix du Centre de recherche Issatay NADINOV, Laboratoire de Physique des Plasmas – M2 de l’X Optique, matière et Plasmas

Prix de l’AX Sybille ROSSET, BioAxial – Master Physics Freie Universität Berlin

Prix de la Chaire Sciences des Matériaux et Surfaces Actives

Pauline BOUCHER, Paul Drude Institut Berlin – MSc Optics and Photonics Imperial College

Prix de la Chaire Energies Durables Pablo DUCRU, Department of Nuclear Science of Engineering MIT USA – MSc MIT USA

Prix du Stage de Recherche Guillaume DEFILLON (binôme) – Université libre de Bruxelles – Corps des Ingénieurs des Mines

Etienne GRANET (binôme) – Université libre de Bruxelles – M2 EP MVA Tanguy MARCHAND – Yale University Astrophysique – MASt Mathematics Cambridge UK William LEGRAND – Headway Technologies Groupe TDK USA – Master Electrical and Computer

Engineering NUS Jean-Mathieu TEISSIER – Freie Universität Berlin – Master Electrical Eng KTH Suède Frédéric ASSEMAT – Harvard University – Master EP International Center for Fondamental

Physics

Félicitations Matthieu LICCIARDI, Laboratoire Leprince Ringuet Ecole Polytechnique Vivien LONDE, Laboratoire Leprince Ringuet Ecole Polytechnique Kenza HOUMANI, CEA et High Altitude Solar Observatory Oscar Andrès RAMOS MARTINEZ, Institute for Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth Zackary FLANSBERRY, Crocus Technology - Grenoble Alexandre GODEY, Center for Quantum Devices, Northwestern University Arnaud JANVIER, Center for Quantum Devices, Northwestern University Jérôme MICHON, IBM Almaden CA – USA Shaheen ACHECHE, University of Sherbrooke – Canada Clément RIEU, Nanyang Technological University Singapour Guillaume GIUDICELLI, CEA/Direction de l’énergie nucléaire Saclay Hung-Ling CHEN, Laboratoire de Photonique et de Nanostructures, Marcoussis

La cérémonie de remise des prix des stages à la promotion X2012 se déroulera le jeudi 22 octobre 2015 à 11 h

Exemple : les stages PHY 593 en 2014 et 2015: IBM Almaden CA (Stuart Parkin), Spintronics Harvard University (Federico Capasso), QCL MIT Photonic Bandgap Fibers and Devices Group Northwestern University, CQD, portable camera system Columbia University, OFET King's College London Portland State University, FGPA Paul Drude Institut, Berlin University of Tokyo, SERS CROCUS Technology (Grenoble, San Jose CA), Mémoires TAS-RAM ST Microelectronics, Crolles, WSN Thales R&T, Palaiseau, cathodes froides à nanotubes de carbone IEF, Université Paris Sud, Traitement probabiliste de l’information Spintec, Grenoble, Modélisation couches magnétiques couplées PICM, X, Cellules solaires Université PMC, LIP6, architectures processeurs multicœurs SYSNAV, Vernon, systèmes de navigation ASYGN (2),Montbonnot, capteurs communicants, cellules solaires

Amaury Hayat : A graduate student in my group and I gave him as a problem to calculate new transverse optical forces on nanoparticles (in particular chiral ones) arising from the unusual transverse component of the spin angular momentum of evanescent waves. […] He will be first author on the report of this new optical force, which we will soon submit for publication in Nature Communications. Federico Capasso https://www.seas.harvard.edu/capasso/

Si certains élèves sont intéressés par ce stage en particulier ou par le Capasso Group et le département de physique appliqué de Harvard je peux volontiers passer à l'X durant la dernière semaine de septembre pour en parler. Amaury Hayat

Capasso Group Harvard School of Engineering and Applied Sciences

Romain Blanchard, PhD Harvard, EOS Photonics

https://www.seas.harvard.edu/capasso/

Exemples de partenariats à l’étranger PHY 593 : Virginia Tech Magnetooptics, spin-dependent transport Los Alamos National Laboratory, Spin noise spectroscopy Ohio State University, Spincaloritronics University at Buffalo, Spin laser Headway Technologies, Milpitas CA, MRAMs Paul Drude Institut, Berlin, Semi-conducteurs, nanophotonique, spintronics … et beaucoup d’autres possibilités… Venez-en discuter dès que possible ([email protected]) ! Certains stages sont/peuvent être financés. … et pensez « Université Paris-Saclay » !

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