Cet article vous présente une sélection de 5 des meilleurs livres de physique statistique.
1. Physique statistique (Bernard Diu, Danielle Lederer, Bernard Roulet)
Ce livre présente la mécanique statistique et son articulation avec la thermodynamique, au niveau de la maîtrise de physique des Universités.
La mécanique statistique est développée de façon progressive à partir du postulat fondamental microanonique ; il est en effet important que les étudiants la perçoivent d’emblée comme une théorie fondamentale qui constitue l’un des piliers de la physique moderne.
Des applications physiques illustrent et concrétisent au fur et à mesure les considérations théoriques (physique des gaz et des solides, transition liquide-vapeur, magnétisme, systèmes de particules chargées, rayonnement fossile à 3 kelvins, équations de Bolzmann…).
Un effort pédagogique constant a été réalisé pour rendre ces sujets accessibles aux étudiants du niveau choisi. Aucune connaissance préalable de la thermodynamique n’est indispensable, et les notions nécessaires de la mécanique quantique (qui sont rappelées dans un appendice) restent élémentaires.
Certains passages, nettement délimités, se situent plutôt au niveau du troisième cycle, ils sont, cependant, totalement compréhensibles dans le contexte de cet ouvrage.
Le livre réunit deux parties distinctes mais imbriquées : six chapitres et des compléments. Les chapitres constituent un cours structuré, dont la compréhension ne nécessite la connaissance d’aucun des compléments. Les compléments sont de courtes monographies illustrant ou prolongeant le cours, indépendantes les unes des autres.
Chaque ensemble « chapitre-compléments » est suivi d’une série d’exercices groupés par thèmes et classés par ordre de difficulté croissante.
Sommaire :
- Notions et outils de base de la mécanique statistique
- Système isolé à l’équilibre-distribution microcanonique
- Systèmes en équilibre avec un thermostat
- Description canonique
- Évolution vers l’équilibre et irréversibilité
- Système en équilibre avec un réservoir de particules
- Description grand-canonique
- Gaz parfaits quantiques.
À propos de l’auteur
Bernard Diu est un physicien français, né en 1935. Ancien élève de l’École normale supérieure, il a été pendant toute sa carrière professeur à l’université Paris Diderot. Il a été directeur de recherche au CNRS et a aussi travaillé quelques années au ministère de la Recherche.
Danielle Lederer est maître de conférences à l’Université de Paris VII.
2. Physique statistique (Nicolas Sator, Nicolas Pavloff)
Physique du monde macroscopique basée sur une description microscopique de la matière, la physique statistique permet de comprendre les propriétés des systèmes constitués d’un grand nombre de particules. Ses applications vont de la physique nucléaire à l’astrophysique en passant par la physique de la matière condensée.
Destiné aux étudiants en troisième année de licence et en master de physique, cet ouvrage s’adresse aussi aux élèves des écoles d’ingénieurs. Conçu comme un manuel de cours d’introduction à la physique statistique, il peut être également utilisé comme une « boîte à outils » pour approfondir un sujet précis. Chaque chapitre est accompagné d’exercices intégralement corrigés pour assimiler les concepts expliqués et favoriser la préparation aux épreuves.
À propos de l’auteur
Nicolas Sator est maître de conférences en physique à l’université Pierre et Marie Curie (Paris 6) et membre du Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée.
Nicolas Pavloff est enseignant-chercheur à l’université Paris-Sud. Il effectue ses recherches dans le domaine de la physique des fluides quantiques et des phénomènes non linéaires au Laboratoire de physique théorique et modèles statistiques.
3. Physique statistique (Christian Ngô, Hélène Ngô)
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Tout physicien ou chimiste a un jour besoin de notions de physique statistique. En effet, la physique statistique (ou mécanique statistique) permet de faire le lien entre le monde microscopique et le monde macroscopique. La physique statistique est donc utile dès qu’il faut traiter de systèmes constitués d’un grand nombre de particules.
Illustré par une centaine d’exercices corrigés, ce cours présente les postulats de base et le cadre mathématique de la physique statistique. Il passe ensuite à l’étude des systèmes hors équilibre et traite des transitions de phase et des phénomènes de transport. Cette nouvelle édition entièrement révisée est enrichie de nouveaux exercices corrigés.
À propos de l’auteur
Christian Ngô est agrégé de l’Université et docteur ès sciences. Il est directeur scientifique au cabinet du Haut Commissaire à l’Énergie atomique. Il est aussi le délégué général d’ecrin (Échange et Coordination Recherche-Industrie).
Hélène Ngô est agrégée de physique. Docteur ès sciences physiques (Paris 11, Orsay, 1983). Enseignant-chercheur à l’Université d’Orsay.
4. Physique statistique – Des processus élémentaires aux phénomènes collectifs (Christophe Texier, Guillaume Roux)
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L’ouvrage introduit la démarche développée par les physiciens pour répondre à la question suivante : comment décrire les phénomènes collectifs (à l’échelle « macroscopique ») à partir des lois décrivant la dynamique élémentaire (à l’échelle « microscopique ») ?
Basée sur le langage probabiliste, la physique statistique permet par exemple de prédire les propriétés thermodynamiques d’un gaz à partir de la description mécanique du mouvement des atomes. Si l’objet initial de cette théorie fondamentale était de fonder les lois de la thermodynamique, son champ d’application est aujourd’hui si vaste (matière diluée, matière condensée, plasmas, astrophysique, chimie…) qu’il déborde les frontières de la physique (biologie, systèmes complexes…).
Ce cours, destiné aux étudiants en Licence 3 et Master, présente la physique statistique des systèmes à l’équilibre. Une partie importante du cours est consacrée aux applications sous forme d’exercices et problèmes corrigés : propriétés thermodynamiques des gaz simples, étude de l’état solide, thermodynamique du rayonnement, condensation de Bose-Einstein, notions élémentaires sur les transitions de phases.
À propos de l’auteur
Christophe Texier est professeur à l’université Paris-Sud (Orsay).
Guillaume Roux est maître de conférences à l’université Paris-Sud (Orsay).
5. Exercices et problèmes de physique statistique – Rappels de cours, exercices et problèmes corrigés (Hubert Krivine, Jacques Treiner)
Disponible sur Amazon Disponible à la Fnac
Ce livre, principalement adressé aux étudiants en troisième année de licence et en master de physique mais aussi aux élèves des écoles d’ingénieurs ne cherche pas à remplacer un cours de mécanique statistique. Il vise, à l’aide d’une progression d’exercices et de problèmes longuement corrigés et commentés, à faire comprendre comment ça marche.
La correction sera d’autant plus détaillée que le problème sera simple. Les plus difficiles (indiqués comme tels), ne pouvant être abordés sans un minimum de connaissances, auront une correction complète, mais plus synthétique.
Plusieurs solutions seront souvent proposées. Le lecteur pourra commencer directement à les résoudre et ne recourir aux rappels de cours ou à l’appendice mathématique qu’en cas de nécessité.
À propos de l’auteur
Hubert Krivine et Jacques Treiner ont effectué leurs travaux de recherche dans le cadre du Laboratoire de physique théorique et modèles statistiques de l’université d’Orsay et leur enseignement à l’université Pierre et Marie Curie, à Paris.
