SaPhyBru vous propose pour l’année académique 2026-2027 :

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Optique quantique – Stéphane Clemmen (3 samedis)

L’optique quantique étudie la lumière comme un système quantique, en décrivant les photons et leurs interactions avec la matière. On introduira le formalisme monomode (oscillateur harmonique quantifié, opérateurs de création/annihilation, états cohérents), puis son extension multimode, essentielle pour comprendre interférences et corrélations. Le cours abordera des phénomènes clés comme l’antibunching, les interférences à un photon et la décohérence. Une place importante sera accordée à l’information quantique avec la lumière (qubits photoniques, intrication, mesures). Des liens seront faits avec les dispositifs expérimentaux modernes (lasers, détecteurs, interféromètres).

 

Théorèmes CPT et spin-statistique – Fabian Waetermans (2 samedis)

Les théorèmes spin-statistique et CPT constituent des piliers de la physique quantique relativiste. Le premier relie le spin des particules à leur statistique (bosons/fermions), avec des conséquences directes sur la structure de la matière. Le théorème CPT affirme l’invariance des lois physiques sous les transformations combinées de conjugaison de charge, parité et inversion du temps. Le cours présentera des démonstrations modernes et accessibles de ces résultats. Des rappels sur le spin, les représentations et la théorie des groupes seront intégrés. Le lien avec la relativité restreinte sera mis en évidence.

 

Thermodynamique des trous noirs – Kevin Nguyen (1 samedi)

Dans les années 1970, Bekenstein et Hawking ont montré que les trous noirs obéissent à des lois analogues à la thermodynamique. L’entropie est proportionnelle à l’aire de l’horizon, et cette aire ne peut décroître. Hawking a ensuite démontré qu’un trou noir émet un rayonnement thermique d’origine quantique. Ce phénomène peut être interprété via la création de paires particule–antiparticule près de l’horizon. Ces résultats relient profondément relativité générale et mécanique quantique. Ils mènent au paradoxe de l’information, toujours ouvert.

 

Théorie des cordes – introduction – Louan Mol / Colin Sterckx (3 samedis)

La théorie des cordes remplace les particules ponctuelles par des cordes vibrantes dont les modes correspondent aux particules observées. La version bosonique introduit déjà les concepts essentiels : cordes ouvertes et fermées, spectre des vibrations, interactions. Elle prédit notamment une particule de spin 2 interprétée comme le graviton. La cohérence mathématique impose un espace-temps de dimension 26. Le cours expliquera ces résultats et leurs implications conceptuelles. Les liens avec la théorie quantique des champs seront discutés.

 

Physique de la matière condensée – Théorème de Bloch – Laurens Vanderstraeten (4 samedis)

Ce cours introduit la physique des électrons dans les solides via le théorème de Bloch. On décrira les états électroniques dans un potentiel périodique. Le rôle des interactions sera analysé : diffusion, corrélations et formation de paires. À basse température émergent des phases quantiques macroscopiques comme la supraconductivité et la superfluidité. Le lien avec les paires de Cooper sera expliqué. Ce module prolonge les notions de physique statistique vues précédemment.

 

GUT – SU(5) – Michel Tytgat (1 samedi)

Le modèle SU(5) de Georgi-Glashow est la première tentative de grande unification. Il regroupe les interactions du Modèle standard dans un seul groupe de symétrie. Les particules y sont organisées en représentations unifiées, expliquant certaines propriétés comme les charges électriques. Le modèle prédit de nouveaux bosons lourds et la désintégration du proton. Malgré son élégance, il présente des limites expérimentales. Ce cours en exposera les forces et faiblesses.

 

AdS/CFT – Emilie Despontin (2 samedis)

La correspondance AdS/CFT relie une théorie gravitationnelle dans un espace anti-de Sitter à une théorie conforme des champs sans gravité. Elle constitue un exemple majeur du principe holographique. Le cours introduira les motivations issues des trous noirs et de la thermodynamique. La géométrie AdS et les CFT seront présentées. Le dictionnaire holographique de base sera discuté. L’accent sera mis sur les idées conceptuelles.

 

Interactions matière–lasers intenses – Bernard Piraux (3 samedis)

Les lasers ultra-intenses permettent d’explorer des régimes non linéaires extrêmes. On y observe des phénomènes comme l’ionisation au-delà du seuil (ATI) et la génération d’harmoniques élevées. Ces processus révèlent la dynamique des électrons dans des champs forts. Le cours présentera les résultats expérimentaux et les modèles théoriques associés. Il introduira aussi la physique attoseconde. Les limites des modèles actuels seront discutées.