Acquis d'apprentissage

Dans le cadre de l'Approche par Compétences, l'étudiant sera entraîné aux apprentissages critiques suivants.

Modéliser un phénomène en physique

L’étudiant sera confronté à différents modèles de physiques nucléaires, relativement simples, mais permettant d’expliquer de nombreuses propriétés des noyaux. Il participera à l’élaboration de ces modèles, en ayant notamment recours à des analogies faites avec des notions de physique vues par ailleurs. Il devra percevoir le domaine de validité de chaque modèle, et correctement appréhender les limites ainsi que les complémentarités entre ceux-ci.

Objectifs

Au terme de son apprentissage, l'étudiant sera capable de:

  • comprendre la composition des noyaux des éléments constituant notre univers;
  • expliquer les propriétés des noyaux sur base de différents modèles nucléaires;
  • comprendre le phénomène de radioactivité, pouvoir expliquer les différents types de décroissance et pouvoir en donner quelques applications (e.g., méthodes de datation radioactive ; production de radioisotopes à usages médicaux);
  • appréhender le concept de réactions nucléaires et pouvoir en donner quelques applications (e.g., production d’énergie nucléaire ; caractérisation des matériaux).

 

Table des matières

  1. Introduction historique à la Physique Nucléaire
  2. Le formalisme de Rutherford
  3. La taille et la forme des noyaux
  4. Le modèle de la goutte liquide
  5. La radioactivité
  6. Réactions nucléaires et modèle du noyau composé
  7. Le modèle nucléaire en couches
  8. Vers la physique des particules

Exercices

Les séances de travaux dirigés (TD) associées à cette unité d'enseignement sont encadrées par un assistant et ont pour objectif de mettre en pratique les notions théoriques abordées au cours, à travers l'analyse de cas concrets et d'applications réelles.

Ces séances permettent notamment d'approfondir:

  • l'exploitation du formalisme de Rutherford pour la caractérisation des matériaux;
  • la production de radioisotopes à des fins d'imagerie médicale;
  • l'utilisation des principes de radioactivité pour la datation radioactive;
  • l'application des lois de décroissance pour la radioprotection;
  • le fonctionnement d'une centrale nucléaire de type REP;
  • la prédiction du spin et de la parité des noyaux à partir des modèles nucléaires.

Méthodes d'enseignement

Le cours théorique se donne sous la forme d'un cours magistral (Power Point et tableau).

Les séances de travaux dirigés, encadrées par un assistant, permettent de mettre en pratique les notions vues au cours théorique.

Méthode d'évaluation

L’évaluation de cette unité d’enseignement se déroule en session, sous la forme d’un examen oral à cours ouvert. Chaque étudiant dispose d’un temps de préparation pour répondre à deux questions ouvertes, tirées au sort, qu’il présente ensuite oralement. Ces questions visent à évaluer la compréhension des concepts fondamentaux abordés au cours, ainsi que la capacité de l’étudiant à les mobiliser de manière pertinente dans des contextes concrets.

L’accent est mis sur la clarté du raisonnement, la capacité à établir des liens entre les différents modèles étudiés, et la rigueur scientifique de l’argumentation. Il s’agit d’un examen unique, mené conjointement par les enseignants responsables du cours théorique et des travaux dirigés.

Sources, références et supports éventuels

  1. Histoire de la radioactivité, l'évolution d'un concept et de ses applications (René Bimbot - Vuibert)
  2. Nuclear and Particle Physics (W.S.C. Williams - Clarendon Press, Oxford)
  3. Nuclei and Particles (E Segrè - Benjamins/Cummings publishing Company)
  4. Atoms, Radiations and Radiation Protection (J.E. Tuner - John Wiley & Sons)
  5. Physique nucléaire 1re partie (G. Terwagne - WebCampus, Université de Namur)
  6. Physique nucléaire 2e partie (G. Terwagne - WebCampus, Université de Namur)

Langue d'enseignement

Français
Formation Programme d’études Bloc Crédits Obligatoire
Bachelier en sciences physiques Standard 0 4
Bachelier en sciences physiques Standard 3 4