Notre corps humain contient environ 20 millions de neutrinos issus du big bang, émet quelques milliers de neutrinos liés à sa radioactivité naturelle. Traversé en permanence par 65 milliards de neutrinos par cm2 par seconde venus du Soleil, il a été irradié le 23 février 1987 par quelques milliards de neutrinos émis il y a 150000 ans par l'explosion d'une supernova dans le Grand Nuage de Magellan. Les neutrinos sont également produits dans l'interaction des rayons cosmiques dans l'atmosphère ou dans les noyaux actifs de galaxies… Quelle est donc cette particule présente en abondance dans tout l'Univers où elle joue un rôle-clé ? Inventé par W.Pauli en 1930 pour résoudre le problème du spectre en énergie des électrons dans la désintégration b, le neutrino fut découvert par F.Reines et C.Cowan en 1956, auprès du réacteur nucléaire de Savannah River (Caroline du Sud). Il n'a plus depuis quitté le devant de la scène, que ce soit chez les physiciens des particules, les astrophysiciens ou les cosmologistes. Cette particule élémentaire, sans charge électrique, n'est soumise qu'à l'interaction faible, ce qui lui permet de traverser des quantités de matière importantes sans interagir. En 1938, H.Bethe imaginait que des réactions nucléaires de fusion étaient au coeur de la production d'énergie des étoiles, en premier lieu le Soleil. Dans les années 60, les astrophysiciens se lancent dans la construction de modèles solaires et des expérimentateurs dans la construction de détecteurs pour les piéger. Il a fallu attendre 2002 pour comprendre que le déficit de neutrinos solaires observé (le célèbre "problème des neutrinos solaires") était dû à un phénomène lié à la mécanique quantique, appelé l'oscillation des neutrinos. La mise en évidence de cette oscillation a apporté la preuve décisive que les neutrinos avaient une masse non nulle. Nous ferons le point sur cette particule fascinante après les découvertes récentes.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, Big Bang, cosmologie, fermion, interaction électromagnétique, lepton, mécanique quantique, modèle standard, neutrino, oscillation, particule élémentaire, Pauli, physique des particules, univers

"Depuis l'aube des temps les hommes regardent le ciel et étudient le mouvement de ces points brillants que sont les étoiles sur la "" sphère céleste "" : ils les ont regroupées en constellations et ils ont projeté vers elles leurs mythes terrestres. Ce n'est qu'au cours du XXe siècle cependant que la structure, la composition et l'évolution des étoiles ont pu être intimement dévoilées et comprises. Il fallait auparavant découvrir l'énergie nucléaire, qui les nourrit et leur permet de survivre pendant des milliards d'années, ainsi que tous les outils de la physique contemporaine. L'avènement des premiers ordinateurs était nécessaire pour permettre la résolution des équations qui gouvernent leur structure interne. Au delà de leur intimité, les étoiles nous ont révélé leur importance fondamentale dans l'Univers : moteurs de l'évolution du monde, nous leur devons la formation de presque tous les éléments qui composent la matière qui nous entourent et dont nous-mêmes sommes constitués. En cette fin de siècle, la connaissance de ces fascinants objets célestes atteint une apothéose, grâce à la découverte et à l'étude de leur vibrations : une nouvelle science est née, appelée "" heliosismologie "" pour le Soleil et "" astérosismologie "" pour les autres étoiles. Le XXIe siècle s'annonce prometteur dans cette nouvelle approche de nos origines ! "
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Conférence du 3 juillet 2000 par François Vannuci. L'astrophysique étudie l'infiniment grand de l'univers, la physique des particules étudie l'infiniment petit de la structure de la matière. De plus en plus les physiciens s'intéressent à la connexion entre ces deux frontières. Une nouvelle discipline émerge, on l'appelle l'astroparticule. C'est le domaine où les physiciens des particules, d'abord cantonnés auprès des accélérateurs, apportent leurs méthodes pour sonder l'univers. Cette recherche concerne tant les propriétés de particules d'énergies inaccessibles sur terre, que les centres d'accélérations encore énigmatiques qui leur donnent naissance. Parmi ces "astroparticules" on discutera plus en détail le rôle spécial des neutrinos.
Mot(s) clés libre(s) : astroparticule, astrophysique, infiniment grand, matière noire, neutrino, oscillation, photon, physique des particules, rayonnement cosmique, Super-Kamiokande, univers

Ce TP étudie les oscillations mécaniques libres d'un pendule élastique horizontal d'abord non amorties puis amorties. Le logiciel Synchronie est utilisé, notamment pour visualiser le portrait de phase.
Mot(s) clés libre(s) : oscillations mécaniques libres non amorties, oscillations mécaniques libres amorties, portrait de phase

Cette série d'exercices, avec réponses, aborde divers cas d'oscillations libres (avec frottement solide, analogie ressort-capacité, oscillateur spatial), puis divers cas d'oscillations forcées (principe du sismographe, particule sur un cerceau mobile), et enfin deux cas d'oscillations non linéaires (portrait de phase du pendule simple, oscillateur de Van der Pol).
Mot(s) clés libre(s) : oscillations libres, oscillation forcées, oscillations non linéaires

Dans ce TP (représentant une séance de 2h), après avoir rappelé le principe de l'oscillateur quasi-sinusoïdal, on étudie la naissance des oscillations puis on procède à l'analyse spectrale du régime permanent avant de réaliser le portrait de phase du régime transitoire.
Mot(s) clés libre(s) : oscillateur quasi-sinusoïdal, naissance des oscillations, régime transitoire, régime permanent

Conférence de l'Institut d'astrophysique de Paris (IAP) présentée par Sylvaine Turck-Chièze (directrice de recherche au Commissariat à l'Énergie Atomique), le 3 février 2015 à l'IAP.Le Soleil est sans doute l'objet le plus étudié de l'Univers. Ces trente dernières années, il a inspiré des communautés très différentes qui ont tenté de le démasquer ou de l'utiliser. J'expliquerai pourquoi il a tant intéressé le Physicien, l'Astrophysicien, le Plasmicien, et pas trop le Climatologue. Je commenterai les résultats obtenus et ferai un point de la situation d'enjeux sociaux qui en découlent comme l'énergie du futur ou l'impact sur l'environnement terrestre.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, laser de grande énergie, chambre à plasma, paléoclimatologie, soleil, sismologie ; étoile ; vibration stellaire ; oscillation solaire ; héliosismologie ; télescope ; satellite ; physique stellaire, astronomie

Exercice de référence : Machine d’Atwood. Détermination de l’équation différentielle du mouvement en prenant en compte la masse du fil et la rotation de la toupie.
Mot(s) clés libre(s) : théorème du moment cinétique, moment d’inertie, moment de force, oscillations

Etude complète du pendule simple. Les équations sont établies à partir des différentes lois de la mécanique classique : Principe fondamental de la dynamique, théorème du moment cinétique, théorème de l’énergie cinétique…
Mot(s) clés libre(s) : pendule, oscillation, principe fondamental de la dynamique, moment cinétique, énergie cinétique

Exercice d’entraînement : Etude d’un pendule composé. Etude de la rotation d’une plaque d’épaisseur négligeable autour d’un axe. Comparaison avec le pendule simple.
Mot(s) clés libre(s) : théorème du moment cinétique, moment d’inertie, moment de force, oscillations