Physics for both infinities

 
以“针对两个无穷的物理研究”为主题的优秀硕士法国暑期学校将于2017年7月2日-22日举办

暑期课程分别在两个地点上课:首先在斯特拉斯堡的多学科研究院IHPCIHPC斯特拉斯堡大学 (Unistra) 和法国国家科学研究院  CNRS 的研究机构。然后在马赛大学 (AMU) 法国国家科学研究院/核与粒子物理研究所CNRS/IN2P3的研究机构马赛粒子物理研究中心CPPM上课。

人类一直在努力探索有关宇宙最基本的问题。虽然最近几十年中,我们已经在无限小和无限大两个物理学科取得了很大进展,但仍有很多问题等着我们去解答:例如宇宙的本源、构成宇宙的物质、宇宙的基本规则和宇宙的演变。

本期课程的主题是两个极限物理问题,包括:粒子物理学、强子物理学(夸克-胶子的等离子体)、核物理、天体粒子(带有高能量的天体粒子)和宇宙学。

学校将安排相关一些讲座,向学生们讲述:人类目前对这些问题的了解、存疑和科学困境;当前由CPPM IPHC主要参与和准备的大型实验,这些实验致力于解决上述存留疑问,也介绍一些相关的小型科研项目。另外,学校还加入了中法合作机构——  北航中法联合实验室 

了解法国在物理学领域的科研情况:

2017暑期课程项目将为学生设计高层次的课程,采用英语授课,并安排学生同专业内的一流科研人员见面,并组织学生采用新方法分组进行试验。 

这是了解粒子物理学研究,为申请在法国攻读博士做准备,体会法国、法语和法国文化独一无二的机会。 

  

 

暑期课程介绍:

入学方式

到达法国 :

学生应在201772日周日乘机抵达巴黎鲁瓦西市的戴高乐机场。学校在机场安排有接机人员,负责将学生送到火车站乘车来斯特拉斯堡市。另有斯特拉斯堡多学科研究院(IPHC)的人员负责在斯特拉斯堡火车站迎接新生。

 

住宿 :

斯特拉斯堡 : 安排学生住在Esplanade校区的 Paul Appel大学公寓.

马赛:安排学生住在马赛大学Luminy校区的大学公寓。宿舍10m2,配有盥洗盆、淋浴和厕所。每周一次保洁,宽带上网,备有床单和一套卫生用具(地毯、毛巾、烟灰缸等)
大学公寓距离马赛粒子物理研究中心(CPPM)很近,学生们将在研究中心上理论和实验课。

用餐:

斯特拉斯堡:学生可以在Paul Appel大学公寓附近的Romulus咖啡馆吃早点。在IPHC上课时,安排学生在Cronenbourg校区的大学食堂吃午饭。75日周三在Esplanade校区的大学食堂吃午饭。
晚饭都在Esplanade 校区的大学食堂解决(75日周三在市中心的Winstub饭店,79日周日在阿尔萨斯葡萄酒之路沿途的酒窖吃晚饭)
另外,每个工作日的上午和下午都提供咖啡和茶水。

马赛:安排学生在马赛粒子物理研究中心(CPPM)对面的SOGERES餐馆吃早点。工作日内的午餐也在这个餐馆解决。15日周六为学生们提供盒饭。校方安排两天时间组织学生们文化出游(714日周五和716日周日),期间提供快餐。
晚上同样给学生提供盒饭,714日周五、16日周日和19日周三三天组织学生们到市中心的参观用餐。另外,每个工作日的上午和下午都提供咖啡和茶水。 

交通 :

斯特拉斯堡:校方为学生们准备了一辆私家大巴,负责在Esplanade Cronenbourg 校区之间接送学生上法语课和集体出外游玩。另外,学生也可以购买CTS月票(轻轨和公交),方便在IPHC上完专业课后出行。 

学生从斯特拉斯堡乘火车到马赛。学生大部分时间都在Luminy校区内,外出时可以坐RTM城市交通工具(公共汽车和地铁)。 

另外,学校会在714日周五组织学生们在市中心观看国庆焰火,然后租一辆大巴将学生们送回学校。716日周日租一辆观光大巴组织学生游览马赛城。 

专业课程

课程安排 :

由斯特拉斯堡的多学科研究院(IPHC)和马赛粒子物理研究中心(CPPM)分别在Cronenbourg校区和马赛大学Luminy校区组织课堂教学。每堂课程为1小时或1个半小时。

斯特拉斯堡 :

粒子物理 :


 趣味物理(1&2- 助降Isabelle RIPP-BAUDOT。课程首先介绍例子物理学的标准模型,着重讲解CKM形式。解释并使用拉格朗日形式来说明标准模型以外的Wilson参数和操作系数。讲述CP不对称性新型研究方法和测量罕见粒子衰变的方法。


 测量粒子轨迹和硅探测器 主讲 Auguste BESSON.

  本课程将介绍核物理和粒子物理领域内的轨迹测量概念。课程涵盖粒子运动的位置和动量的测量,用于轨迹测量的探测器(主要是硅探测器),轨迹调整,粒子识别技术,顶点重建和多次散射。


 Belle II实验对放射性物质衰变的新探索主讲 Jérôme BAUDOT.

  我们首先将探讨Belle II实验(该实验的目的在于揭示轻子和“”的方面标准模型之外物理学的潜在影响)的特点。然后,我们会集中讨论斯特拉斯堡正在进行的B介子辐射衰变的特殊情况的研究。


 CMS实验的tau tau管道中重建希格斯群 主讲 Anne-Catherine Le BIHAN.

  本课程将展示在欧洲核子研究组织CERN大型强子对撞机LHCCMS实验中,希格斯波色子的质量如何在其衰变通道中被重构为两个τ轻子。

 
 借助大型离子对装机实验对夸克-胶子的等离子研究主讲Yves SCHUTZ.

  本课程主要介绍与超相对论重离子碰撞相关的物理学研究,特别是欧洲核子研究组织(CERN)大型强子对撞机(LHC)中所进行的质子-质子碰撞、质子-铅碰撞、铅-铅碰撞的ALICE实验。报告将重点关注与强相互作用力和夸 - 胶子等离子体表征相关的当前问题。

中微子物理 :


1998年发现中微子运动规律以来,2012年通过对核反应堆的实验又进一步发展,中微子似乎是标准物理模型以外的唯一特例。此次课程将向同学们讲述中微子的基础属性,包括中微子的运动规律,讨论它们的性质 (狄拉克和马约拉纳)。接下来的几十年内,科学实验将遭遇新的挑战。


介绍1 – 主讲 Marcos DRACOS :

  标准模型里的中微子,中微子震荡中的物理学(庞蒂科夫--中川-坂田矩阵),三种活性中微子的震荡,轻子CP破坏和质量分级。


 介绍 2 – 主讲Frédéric NOWACKI Eric BAUSSAN :

 双β衰变理论,实验技术概览(辐射热测量计,热量计,轨迹测量法)


 中微子物理学中的朱诺实验- 主讲Timothée BRUGIERE :

  反应堆物理简介,中微子物理学中的朱诺实验概览:(质量分级,超新星,地理中微子,惰性中微子等)

核物理 :


 介绍 1 – 主讲 Kamila SIEJA :

费米子系统是一个复杂的系统,任何分析性定义都无法说明系统中的全部核心物质。因此,本课程将介绍有关核物质的主要理论知识,并着重讲述中场(Champ moyen)理论。


介绍 2 – 主讲 Gilbert DUCHENE :

  本课程与前一课程同步,主要阐述核物理学中所使用的主要试验方法,以帮助理解碰撞中所发生的反应动力学过程,或专用核的结构,即如何分别探索核子,质子和中子的排列问题。将描述几种主要与γ能谱研究有关的典型实验配置。


 外来核心和核合成 主讲 Sandrine COURTIN :

  当今核物理学的主要挑战之一是研究极端条件下的核的特性,如质子和中子的数量,自旋和同位旋呈现出很大的不对称性情况下的特性。全世界范围内所采用的放射性束平台对于奇异核的研究来讲是一个独特的机遇,同时也能促进根据核的质量与奇异性对核的结构中涉及到的力的描述。因此,某些奇异核将成为核合成的一部分,对它们的研究将涉及到宇宙起源的问题。


 超重态物质主讲 Olivier DORVAUX Benoît GALL :

  现代核物理学的主要挑战之一是研究核寿命的限度。一个微小但又很重要的问题是:一个核能包含多少质子?为回答这一问题,本课程将探讨质子数量(质子数Z = 114122)不断增加的请情况下新元素的合成,研究此问题的动机是理论上关于一个新的稳定岛的预言。此外,超重核为极大库仑力之下核的结构与动力提供了一个独特研究机会。其次,我们会从实验和理论两个角度对新的稳定岛作一个概览式描述。


 核能源的辐射数据主讲 Grégoire HENNING :

  本课程将通过核物理的过程,解释核电站是如何运作的。我们首先将介绍核反应堆中的微观核反应及它们对其运行的影响。我们也会探讨与安全和燃料循环相关的问题,并阐明当今核反应堆概念的极限之所在。由此我们将会考察下一代核反应堆的设计以及它们将如何满足核能的需求。


 电离射线 : 剂量测定法和 放射性保护主讲 Nicolas ARBOR :

  自人类发现电离辐射120余年以来,已在工业和医疗领域内对其进行了大量的运用。然而,在看到它对人类带来的巨大利益的同时也必须权衡它对健康和环境造成的某些放射性危害。“剂量测定法和放射性防护”这一研究领域的目的就是改善我们对于电离辐射技术运用的总体认识。简单介绍剂量测定与辐射防护的概念之后,我们将介绍三种电离辐射的主要运用:医学成像,放射疗法和放射生理学。本课程将主要关注每种运用中的前沿发展,包括实验检测系统和剂量计算算法(尤其是蒙特卡罗模拟),以简要介绍当今研究的主要课题。

马赛 :

能量领域中的例子物理 :


 介绍主讲Yann COADOU :

粒子物理学研究内容是构成我们生存的这个世界的基本物质。这些粒子的内部没有我们所熟知的10-18m[T1] 的物质。人类在根据量子力学和狭义相对论的基础上研究出粒子物理的标准模型,并使用这一模型来描绘这些粒子之间的相互作用。

  课程将介绍标准模型是如何在实验人员与理论工作者的共同努力下建立起来的,以及该模型不同的组成部分(特别是希格斯玻色子)和实验对它的逐步证实。


  ATLAS 实验主讲Laurent VACAVANT :

  ATLAS 实验是欧洲核子研究组织(CERN)大型强子对撞机(LHC)中所进行的四个主要实验之一。在对欧洲核子研究组织(CERN)与大型强子对撞机(LHC)的加速器通道进行简单介绍之后,我们将主要关注这个技术殿堂中的子探测器和对自2009年以来所收集的大量数据的处理。课程将展示受惠于技术、算法和软件的发展而得到的数据结果,以及它们对标准模型预言的精确测量、希格斯玻色子的发现和寻找新物理学迹象的影响。

 

趣味物理 :


完成斯特拉斯堡的课程之后,学校将安排这一课程:

  大型强子对撞机LHCb实验中的趣味物理主讲Julien COGAN :

  LHCb实验欧洲核子研究组织(CERN)大型强子对撞机(LHC)中所进行的实验之一。它致力于寻找稀有衰变和含重夸克强子中的物质 - 反物质对称性研究。通过对这一领域非常丰富的现象做出精确测量,各国合作的LHCb实验将阐明粒子物理学的标准模型之外的物理过程。本课程将介绍LHCb实验,展示其最新的结果,其中一些结果可能是新物理学的最初迹象。

 

中微子物理 :


完成斯特拉斯堡的课程之后,学校将安排这一课程:

Beta的逐渐下降和中微子的属性主讲José BUSTO :

  在简要介绍狄拉克方程和单β衰变理论之后,我们将描述双β衰变过程并展示它与中微子的狄拉克或马约拉纳性质的关联。其后我们将介绍双β衰变观测的实验特性和其中运用的主要技术。随后将介绍极弱放射性问题并在最后描述该领域内的主要实验及其结果和对将来的展望。

 

天体粒子 :


介绍天体粒子—— 主讲 Damien DORNIC :

在介绍了宇宙射线及其特点之后,我们接着介绍天体粒子的本源在宇宙中的属性。人类分析这些天体粒子的产生和加速轨迹,描绘它们在星际空间内向地球运动的轨迹。


 探索宇宙射线主讲 Heide COSTANTINI :

课程会首先简单介绍宇宙射线探测的历史,然后进入到对不同有用的信使的描述中,例如带电粒子,高能光子和中微子。接下来将描述在宇宙中和地球上所使用的不同的探测技术和进行的主要实验。


 切伦科夫望远镜阵列(CTA主讲 Heide COSTANTINI :

  切伦科夫望远镜阵列(CTA)是一个将在智利和西班牙拉帕尔马岛建造的切伦科夫成像γ射线望远镜阵列。切伦科夫望远镜阵列(CTA)将致力于宇宙中最剧烈和能量最大的现象的研究,如超新星爆炸与黑洞相撞,它们都是高能宇宙射线的潜在来源。在简要描述探测和实验手段之后,我们将展示的切伦科夫望远镜阵列(CTA)在天体粒子物理学的领域中的潜力。我们还将讨论我们在马赛粒子物理中心(CPPM 内所参与的活动和未来几年内研究活动的前景。


 KM3NeT中微子望远镜ARCA ORCA主讲Vincent BERTIN Vladimir KULIKOVSKIY

KM3NeT 是一个在建的中微子天文台,在地中海深海中有两个站点:一个位于意大利的西西里岛(主持ARCA(深海天体粒子研究),深3500米),另一个位于法国土伦沿岸(主持ARCA(深海粒子震荡研究),深2500米)。KM3NeT-ARCA探测器的目的是探测天体物理中的高能中微子。ORCA探测器则适于探测低能中微子,用于研究中微子的基本特性,如确定中微子的质量等级。将介绍使用海底探测器的中微子探测技术,并重点关注在深海之中建造探测器所面临的技术挑战。同时也会涉及马赛粒子物理中心(CPPM)在此项目中所参与的活动。

物理宇宙学 :


 物理宇宙学介绍主讲William GILLARD :

物理宇宙学是一个年轻的科学分支,是一种研究宇宙本源问题、宇宙结构、演变和最终结局的学科。我们的课程讲首先向同学们大体介绍物理宇宙,然后描述宇宙的标准模型。 课程还将讲解计算宇宙演变的基本方程式,并在处理宇宙不断膨胀这一问题之前首先研究宇宙空间的内容对其自身演变过程的影响。随后的课程将会向同学们展示测量我们的宇宙属性的各种方法。


 标准烛光主讲Dominique FOUCHEZ :

物理宇宙学的主要问题之一是测量宇宙学距离。本课程将描述宇宙学中对超新星的运用。我们会讨论通过对超新星的观测以推导出它们的宇宙学参数的方法。最后我们会介绍马赛粒子物理中心(CPPM)未来在大型综合巡天望远镜(LSST )的宇宙观测记录中所起的作用,后者将显著增强其对超新星的探测精度,也就是对宇宙基本特性的测量精度。


 标准规则主讲Stéphanie ESCOFFIER :

  本课程将介绍另外一种宇宙探测器,即重子声学振荡,它被视为宇宙的标尺。在简要介绍重子声学振荡的物理性质后,我们将描述用于测量其特征的观测方法。课程的最后,我们将描述马赛粒子物理中心(CPPM)未来在大型综合巡天望远镜(LSST )与欧几里得卫星(EUCLID)的宇宙观测记录中所起的作用,未来它们在重子声学振荡测量中所能提供的新的精度是史无前例的。

 


 宇宙空洞主讲Alice PISANI :

  本课程将介绍宇宙物理学当中的一种全新且深具发展潜力的探测器,即宇宙空洞。在简要介绍空洞之后,我们将展示如何运用空洞来研究宇宙的结构和演化。

小项目实验课 :

分别在两个开课地点安排6个小时的小型项目实验课,帮助学生将理论课中学到的知识加以应用。另加3个小时让学生就实验结果准备总结报告,报告随后在考试期递交。

斯特拉斯堡 :

小型实验的主题:粒子物理(PP),中微子物理(PNEU)和核物理(PN)

 不同时段内的不对称测量采用 Roofit [PP] (导师Jérôme Baudot)
 螺旋轨迹的调整 [PP] (导师Daniel Cuesta)
 Tau tau管道内重建希格斯群 [PP] (导师Anne-Catherine Le Bihan)
 使用X射线校准CMOS传感器[ PP] (导师Julian Heymes)
 介子望远镜朱诺原型 [PNEU] (导师Eric Baussan, Timothée Brugière)
 ORCA测试库 [PNEU] (导师Eric Baussan, Thierry Pradier)
  4 MV实验 [PN] (导师Sandrine Courtin)
 用于S3-SIRIUS的硅光检测测试库[PN] (导师Pierre Brionnet)
  PARIS闪烁计数器 [PN] (导师Olivier Dorvaux)

光子和阿尔法粒子在物质中的能量损失 [PN] (导师Nicolas Arbor)

低噪音伽马光谱测定 [PN] (导师Nicolas Arbor)

Geant4/GATE 蒙特卡罗模拟[PN] (导师Nicolas Arbor)

 

马赛 :

以粒子物理(导师Yann COADOUJulien COGAN)和天体摄影学(导师 Heide COSTANTINI William GILLARD) 为主题进行小项目试验:

 同大型强子对撞实验一样,学生们将对ATLASLHCb近期的实验数据进行分析。采用专门的软件,通过完成整体计算认识粒子物理的标准模型,并观察在此标准模型以外出现的第一批新粒子。学生应该自备U盘拷贝这个专业软件,也可以带出实验室到自己的电脑上使用。
     为了用于教学,校方通过ePERON平台从底比牛斯山Pic du Midi 天文台采取天文数据,让学生使用,观察探索地球大气中的宇宙强子束。

参观实验室 :

校方将在学生在抵达各地的当天,分别组织参观斯特拉斯堡的多功能研究院IPHC和马赛粒子物理研究中心CPPM

讲座 :

学生在马赛上课期间将有机会参加以下讲座:

 

粒子物理在成像领域的社会应用——主讲Christian MOREL :

使用正电子发射同位素进行脑肿瘤定位设想是由Wrenn al. 1951年在《科学》杂志上首先提出的。自60年代布鲁克海文国家实验室“吹风机”的建造和X射线断层扫描技术(CT)在70年代的发展以来,探测器和信号处理技术不断进步,医用图像的质量和准确性得到提升。课程将介绍断层扫描技术的基础,如电离辐射探测和图像重建。同时也将从仪器和多领域应用的角度探讨成像技术现今面临的挑战。

 

机器学习—— 主讲 Yann COADOU :

物理学家在寻求精确测量和新的罕见物理现象的过程中分析了大量的数据。为最大限度地运用这些数据,自动学习技术(如神经网络或决策树)在几十年前已经出现,并越来越广泛地运用在物理学中。最近几年,随着给人工智能相关学科带来变革的深度学习的出现,该领域正经历着复兴。课程将介绍不同的技术以及它们在粒子物理学中运用的成果。

 

粒子物理的未来发展——主讲 Steve MUANZA :

作为粒子物理学系列课程的结尾部分,本报告将介绍高能物理的未来发展。标准模型只能让我们认识到宇宙5% 的物质,为更好地理解我们的宇宙,人们已提出许多新的模型。简要回顾这些设想之后,我们将会以大型强子对撞机(LHC)正在进行的研究为基础,展示这个新的物理学领域中的研究前景,大型强子对撞机(LHC)各项实验的改进和目前所计划的粒子对撞机项目。

和教授之间的交流:

课程安排有专门师生交流时间,利于学生理解吸收当天学习到的课程内容,。
校方给学生提供一个问询邮箱,学生可以在同老师讨论的时候得到解答。

另外,学生也可以在课间和课后同老师进行交流。

为了避免重复操作,学生可以在每日课后填写问题表,标注出自己感兴趣和不感兴趣的课题,带改进或者需变更的课题,帮助夏季学校以后的学生。学校将安排一个小时的时间来确定这些淘汰掉的课题。

文化项目

法语课

校方在斯特拉斯堡为学生安排了9个课时的法语课程,分6堂课,每堂1个半小时。由斯特拉斯堡大学法语教育国家中心 的老师授课。该中心位于斯特拉斯堡大学Esplanade校区,学生们也住在这个校区。

马赛校区的法语课程由马赛大学的对外法语专业教育经验丰富的老师授课。马赛校区的法语老师会向斯塔拉斯堡的法语老师了解已经学过的法语课程,保证教学的连续性。学生在7天的时间内将接受11课时的法语课,第一堂课2个小时,之后的均为1个半小时。714日至16(周日)放假停课。

文化之旅 :

在课堂课程之外,我们还为学生推荐各种课外活动。

• 7月5日周三:参观斯特拉斯堡欧洲议会总部,乘坐苍蝇船,在Winstub 餐厅(位于斯特拉斯堡市中心)吃晚餐。

• 7月9日周日:上午参观上考内阁斯堡(château du Haut-Koenigsbourg),然后在 孚日山野餐。下午参观一家葡萄园和酒窖,并在途中吃饭品酒。

• 7月14日周五:由导游带领游玩马赛老城景点:箩筐老城、马卓大教堂、圣让堡、地中海文化博物馆,然后游览自由区和马赛老港的国庆焰火。

• 7月16日周日:早上乘坐观光大巴游览马赛全景,包括马赛老港、拉克尼奇海滨大道、法罗宫、位于马尔姆斯克区的沃夫渔港、然后在海边停住(Prado 或者 Borely)。下午步行或乘船游玩马赛卡朗格峡湾国家公园。

 

返回中国 

学生在2017722日从马赛火车站乘火车至戴高乐机场,当日成绩返回中国。

 

注册:

请在以下网址下载注册申请表: 

http://www.chine.campusfrance.org/zh-hans/inscription-ecoles-d-ete-2017