Cours de Physique Statistique

Ce cours constitue une introduction aux concepts et aux méthodes de la Physique Statistique, dont l’objet est la déduction des propriétés macroscopiques d’un système à partir des lois microscopiques qui régissent le comportement de ses constituants.

On commence avec une présentation des concepts généraux dans les trois premiers chapitres — équilibre thermodynamique et ensembles canoniques — puis l’application à la description microscopique du gaz parfait dans le chapitre 4. Les chapitres suivants développent ce qu’on appelle communément les ”statistiques quantiques”, c’est-à-dire les propriétés statistiques d’un ensemble de particules indiscernables régies par la mécanique quantique et où le principe de Pauli joue un rôle essentiel. On y met en évidence les propriétés radicalement différentes des gaz de fermions et de bosons. Les applications à la physique de notre univers quotidien sont multiples, du comportement des métaux ou des semiconducteurs à la physique du rayonnement électromagnétique dans lequel nous baignons, jusqu’au rayonnement fossile cosmologique.

Ce cours ne constitue qu’une introduction à un domaine très vaste de la Physique qui trouve ses applications dans de multiples directions, en physique proprement dite — matière condensée, atomes froids, lasers, turbulence, astrophysique, physique nucléaire, photovoltaïque, etc. –, en biologie — dynamique de populations, neurosciences, génomique, etc. –, dans le domaine des systèmes dits complexes — optimisation, économie, finance, big data, deep learning, etc. –.

Je vous propose le poly, les transparents et les vidéos des cours, ainsi que quelques problèmes récents avec leur corrigé.

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