Fysica n
n n
Opleiding in een notendop Profiel Bacheloropleiding Opbouw Studieprogramma Voorbeeld van een uurrooster Masteropleidingen Beroepsuitwegen
43 43 44 44 45 47 48 52 41
Als je jong bent, kun je je eigen mogelijkheden en talenten niet goed inschatten. Je hebt geen idee waarheen je geest en creativiteit je meeneemt en je capaciteiten blijven zich verder ontwikkelen van bachelor naar master tot en met doctor. Eigenlijk een leven lang. Kies dus gerust voor een goede opleiding met een gezonde mix van experimentele vaardigheden en theoretische achtergrond met zowel diepte als breedte. En wees niet bang van de moeilijkheidsgraad zoals bv. in de natuurkunde. Problemen oplossen is zoals bergbeklimmen: elke gevonden oplossing is een goede voorbereiding op de volgende berg. Begin er dus maar aan!’ (Prof. Jean-Pierre Locquet in science@leuven 19)
Magnetische nanodeeltjes als bouwstenen in je harde schijf?
42
Onderzoek naar de elektronische en magnetische eigenschappen van nanodeeltjes is van toenemend belang voor de verdere ontwikkeling van technologieën zoals magnetische dataopslag. Om de opslagcapaciteit van magnetische harde schijven te verhogen, worden de magnetische korrels (de bouwstenen van een harde schijf) kleiner gemaakt, zodat er meer bitjes per schijfoppervlak kunnen worden weggeschreven. De elektronische en magnetische eigenschappen van deze korreltjes beantwoordden tot nu toe aan de wetten van de klassieke fysica: ze kunnen als het ware geëxtrapoleerd worden l:180 x 180 nm2 STM opname vanuit de welgekende eigenschappen van het bulk materiaal. van zelfgeorganiseerde kobalt eilanden op een vlakke De grootte van deze korreltjes treedt momenteel echter de nanogoudfilm.* wereld binnen, waar de wetten van de kwantummechanica de plak zwaaien en er geheel nieuwe elektronische en magnetische eigenschappen optreden die bovendien sterk afhangen van de grootte van de nanokorrels. Met behulp van tunnelmicroscopie hebben wij de eigenschappen van kobalt nanodeeltjes op dunne goudfilms onderzocht, met groottes gaande van één enkel atoom tot enkele honderden atomen. Deze deeltjes groeien op een bijzonder ordelijke manier op het goud, op regelmatige afstanden (enkele nanometers) van elkaar. Uit ons onderzoek blijkt dat hun elektronische eigenschappen niet enkel sterk afhangen van de grootte maar ook van de vorm van het nanodeeltje, overeenkomstig het deeltje-in-eendoos model uit de kwantummechanica. Verder hebben we kunnen aantonen dat deze deeltjes eveneens magnetische eigenschappen bezitten. Deze vaststellingen, tezamen met hun geordende manier van groeien op vlakke goudfilms, maken kobalt nanodeeltjes tot een mogelijke kandidaat als bouwstenen in een harde schijf. Het gebruik van kobalt nanodeeltjes op vlakke goudfilms zou de opslagcapaciteit enkele tientallen malen kunnen verhogen, tot maar liefst 1 terabyte/inch2. * Door dr. Koen Schouteden, 1e prijs in de Young Scientists Contest op de General Scientific Meeting of the Belgian Physical Society & Belgian Biophysical Society 2009
Opleiding in een notendop Als fysicus of natuurkundige wil je de natuurwetten ontsluieren. Een fysicus bestudeert de fundamentele samenhang en de opbouw van de materie, vanaf het kleinste subatomaire deeltje tot de immensiteit van de kosmos. Fysica betekent op zoek gaan naar wetmatigheden in de natuurverschijnselen en / of de structuur hiervan ontcijferen. Het is een uitdaging om die resultaten en formules te toetsen aan de werkelijkheid: je leert zelf experimenten opstellen en de uitkomst ervan voorspellen. Zo schep je nieuwe kennis en dring je steeds dieper door in de wereld van de fysica.
Profiel Ben jij een toekomstig fysicus? Dan herken je vast onderstaande eigenschappen: n
n
n n
Je hebt een sterke interesse voor de wetten van de natuur en de eigenschappen van de materie. Je bent nieuwsgierig naar het hoe en waarom van gassen, vloeistoffen, vaste stoffen en plasma’s. Je wil weten hoe ze zijn opgebouwd, hoe ze zich gedragen, hoe de ene toestand in de andere overgaat ... Je bent nieuwsgierig naar de wetten van elektriciteit en magnetisme, van sterrenstelsels en subatomaire deeltjes, van licht en warmte, van evenwicht en beweging. Om door te dringen in deze wereld is analytisch, nauwkeurig en verklarend werken de boodschap. Dit zijn dan ook je sterke punten. Je hebt een zekere kennis van het Engels. Een goede wiskundige kennis is onontbeerlijk om de argumentaties en de formuleringen van de moderne fysische concepten te kunnen volgen. Je hebt in het secundair onderwijs het best een vooropleiding met minstens zes uur wiskunde per week achter de rug. Motivatie en extra inzet kunnen echter ook wonderen doen. Voor je aan de opleiding begint, kun je eventueel nog een zomercursus wiskunde volgen.
43
Bacheloropleiding Opbouw Het eerste semester van de eerste studiefase is een ‘ingroeisemester’, dat nauw aansluit bij het secundair onderwijs. De opleidingsonderdelen van die eerste fase zijn bijna allemaal gemeenschappelijk voor alle fysicastudenten. Bij dat vaste pakket kies je een of twee keuzeopleidingsonderdelen. Je kunt je wiskundige vaardigheid wat aanscherpen, maar je kunt ook al een stap zetten naar een aanverwante wetenschap in je minor. Vanaf de tweede studiefase is het aantal verplichte gemeenschappelijke opleidingsonderdelen beperkter en kies je voor een minor die je de mogelijkheid biedt je pakket opleidingsonderdelen uit te breiden en naar eigen smaak in te vullen. Je hebt de keuze uit negen minors: ingenieurswetenschappen, medische stralingsfysica, wiskunde, informatica, chemie, geologie, biowetenschappen, geografie en verbreding. Kies je voor het laatste, dan opteer je voor een vrijere verbreding over de verschillende minors heen, in combinatie met wat meer natuurkundeopleidingsonderdelen, humane en taalopleidingsonderdelen.
44
Voor iedere minor geldt dat je het vaste pakket verder moet aanvullen tot een totaal van minstens 180 studiepunten, verspreid over je bacheloropleiding. Je kunt kiezen voor opleidingsonderdelen uit de andere minors, maar ook in beperkte mate voor opleidingsonderdelen van andere faculteiten, een opleidingsonderdeel economie, sociologie of psychologie bijvoorbeeld. Je kunt hier in principe geen natuurkundeopleidingsonderdelen kiezen, op een paar uitzonderingen na die zich op het grensgebied tussen de natuurkunde en andere basiswetenschappen situeren, zoals wiskundige inleiding tot de vloeistofdynamica (6 sp.), wiskundige methoden in de natuurkunde (5 sp.), moleculaire architectuur (5 sp.) of digitale elektronica en processoren (6 sp.). Elk van de minors geeft toegang tot de aansluitende master in de fysica (N/E) en tot de master in de sterrenkunde (N/E). In die masteropleidingen diep je je kennis nog verder uit. Een andere mogelijkheid is dat je doorstroomt naar een master die aansluit bij de minor die je gekozen hebt. Tijdens de derde fase dien je ook binnen de natuurkundeopleidingsonderdelen keuzes te maken. Een belangrijke plaats in het programma wordt ingenomen door projectwerk: je zult steeds zelfstandiger, maar goed begeleid, leren omgaan met materiaal dat je aangeboden wordt, of dat je zelf verzamelt.
Studieprogramma Minors: WISKUNDE* - VERBREDING* - INGENIEURSWETENSCHAPPEN – MEDISCHE STRALINGSFYSICA - INFORMATICA – CHEMIE – GEOLOGIE – BIOWETENSCHAPPEN – GEOGRAFIE SP: studiepunten CU: contacturen SEM: semester HC: hoorcollege OEF: oefeningen PR: practicum NR: via de naam en code vind je het opleidingsonderdeel makkelijk terug in de lijst vanaf p. 124, waar een omschrijving wordt gegeven van alle opleidingsonderdelen van de eerste studiefase in de wetenschappen.
Eerste fase OPLEIDINGSONDERDEEL
n n n n n
n n n n
Algemene natuurkunde I Algemene natuurkunde II Statistische thermodynamica Wijsbegeerte Calculus I en II Lineaire algebra Statistiek Bewijzen en redeneren Beginselen van programmeren
SP
CU
SEM
NR
-
1 2 2 2 1 en 2
6 13,5
1 2 1 1
G0N29A G0N94A G0P26A G0Q80A G0U06A en 07A G0N27A G0N34A G0U13A G0N28A
HC
OEF
PR
8 8 6 3 5+3
39 39 36 26 38
39 39 52
6 6 5 6
39 26 26 27
26 20 26 27
* De inroostering van de opleidingsonderdelen van deze minors wordt prioritair behandeld.
45
Tweede fase OPLEIDINGSONDERDEEL
n n n n n n n
Algemene natuurkunde III: fysica vanaf de 20ste eeuw Klassieke mechanica Experimentele basistechnieken in de natuurkunde Elektrodynamica Wetenschapscommunicatie Differentiaalvergelijkingen Computergestuurd probleemoplossen in de natuurkunde
SP
CU
SEM
HC
OEF
PR
6 6 6 6 3 8
32,5 26 26 26 6 39
32,5 13 39 13 16 39
-
1 1 2 2 1 1
4
19,5
19,5
-
2
KEUZEDEEL Opleidingsonderdelen uit de gekozen minor voor een totaal van ongeveer 21 studiepunten
n
Derde fase OPLEIDINGSONDERDEEL
46
n n
n n
SP
Kwantummechanica 6 Vijf keuzeopleidingsonderdelen natuurkunde, te kiezen uit: - Sterrenkunde 5 - Statistische mechanica bij evenwicht 5 - Wiskundige methoden in de natuurkunde 5 - Vastestoffysica 5 - Fysica van fluïda en zachte materie 5 - Kernfysica 5 - Deeltjesfysica 5 Projectwerk natuurkunde 9 Religie, zingeving en levensbeschouwing 3
CU
SEM
HC
OEF
PR
26
26
-
1
39 39 39 39 39 39 39 13
-
117 -
1 1 1 2 2 2 2 1 en 2 1 of 2
KEUZEDEEL Opleidingsonderdelen uit de gekozen minor voor een totaal van ongeveer 17 studiepunten
n
Voor een gedetailleerde beschrijving van de opleidingsonderdelen van de volledige bacheloropleiding (doelstellingen, voorkennis, inhoud, evaluatievorm) en voor het uurrooster:
www.kuleuven.be/onderwijs/aanbod/opleidingen/N
Voorbeeld van een uurrooster Dit fictieve uurrooster geeft je een idee hoe je week er zou kunnen uitzien. 8 u.
9 u.
10 u.
11 u.
12 u.
13 u.
14 u.
15 u.
16 u.
17 u.
Maandag Lineaire algebra: oefeningen
Dinsdag
Algemene natuurkunde I: mechanica en golven
Calculus I: oefeningen
Beginselen van programmeren
Calculus I
Lineaire algebra
Calculus I
Woensdag
Beginselen van programmeren: oefeningen
Monitoraatszittingen
Donderdag
Vrijdag
Algemene natuurkunde: practicum Algemene natuurkunde I: mechanica en golven
Beginselen van programmeren
Algemene natuurkunde: oefeningen
Lineaire algebra
Calculus I: oefeningen
18 u.
Masteropleidingen Tijdens je masteropleiding diep je je kennis nog verder uit. In functie van de minor die je tijdens je bacheloropleiding gekozen hebt, zijn er een aantal doorstroommogelijkheden, sommige rechtstreeks, andere na het volgen van een voorbereidingsprogramma*. De verschillende masters worden hieronder inhoudelijk toegelicht. Verderop in dit hoofdstuk vind je ze ook terug in een overzichtelijk schema. n
Master in de fysica / Master of Physics
(120 studiepunten)
Specialisatierichtingen: - fysica op femtometerschaal: kernfysica - vastestoffysica op nanometerschaal - theoretische fysica - fysica van de zachte materie Tijdens deze masteropleidingen word je opgeleid om mee te werken aan of zelf aan wetenschappelijk onderzoek te doen, om als fysicus te werken in de bedrijfswereld of om als leraar jonge mensen in het secundair of hoger onderwijs met deze boeiende leerstof te laten kennismaken.
48
Elk van deze beroepsmogelijkheden wordt ondersteund door een van de drie finaliteiten die de Nederlandstalige opleiding fysica voorziet. Als je je geroepen voelt om in het onderwijs te stappen, kies je het best voor de finaliteit onderwijs. Voel je je daarentegen meer aangetrokken om zelf aan wetenschap en onderzoek te doen, dan volg je de finaliteit onderzoek. Zie je je toekomst in de industrie (zowel de privésector als bij de overheid), dan kies je het best voor de professionele finaliteit. In je masteropleiding bestudeer je de fysica grondig, ongeacht de gekozen finaliteit of specialisatierichting, en krijg je een goed inzicht in de huidige stand van het onderzoek. Bovendien word je goed voorbereid op soortgelijke taken in je latere beroepsleven, door zelf gepaste experimentele of theoretische methodes uit te proberen, concrete problemen te structureren, te analyseren en erover te rapporteren. De Engelstalige masteropleiding fysica is onderzoeksgericht.
* Voorbereidingsprogramma: een programma dat kan worden opgelegd aan een student die niet in het bezit is van een academisch bachelor- of masterdiploma dat op rechtstreekse wijze toelating verleent tot de masteropleiding waarvoor hij zich wenst in te schrijven.
n
Master in de sterrenkunde / Master of Astronomy and Astrophysics (120 studiepunten)
Aan de K.U.Leuven kun je een master in de sterrenkunde van twee opleidingsfases volgen, nadat je bent afgestudeerd als bachelor in de fysica, of nadat je een bachelor behaald hebt in de wiskunde, chemie, biochemie en biotechnologie, geologie, geografie of biologie, na een minor fysica. Alle bachelors in de wetenschappen zijn zodanig opgevat dat de studenten aangespoord worden om over het muurtje van de eigen discipline te kijken. De bacheloropleiding in de fysica leert je de basisnatuurkunde die nodig is om het heelal te bestuderen, maar biedt ook colleges wiskunde, chemie en geologie die toepassingen vinden in de kosmische processen. In deze bacheloropleiding kun je al twee specifieke opleidingsonderdelen sterrenkunde kiezen, alsook practica over meettechnieken en signaalverwerking in de sterrenkunde. Studenten in de bachelor wiskunde, chemie, geografie of geologie kunnen ook al een opleidingsonderdeel sterrenkunde kiezen. Voor afgestudeerden uit andere bachelorrichtingen die zich nog niet in de sterrenkunde verdiepten, voorzien we een soepele instapregeling voor deze masteropleiding. Tijdens de masteropleiding verdiep je je volledig in de sterrenkunde. Onderwerpen die aan bod kunnen komen, zijn bijvoorbeeld sterstructuur en -evolutie, waarnemingstechnieken in de sterrenkunde, fysica van planeten, asteroseismologie, galactische structuur, melkwegstelsels en kosmologie. Daarnaast zijn er ook practica en een projectwerk in de sterrenkunde voorzien, mét de mogelijkheid tot een stage aan een internationaal observatorium. Er is tevens een groot keuzepakket aan opleidingsonderdelen natuurkunde, wiskunde, informatica, chemie, geografie en geologie voorhanden.
De masterproef van de master in de sterrenkunde omvat een origineel onderzoekswerk in een van de hierboven aangehaalde thema's en heeft als doel je op te leiden tot een zelfstandige, kritische, praktische en interdisciplinaire vorser. Daarnaast kun je ook kiezen voor de lerarenopleiding in het vakgebied van je bacheloropleiding. Meer info over deze masteropleiding vind je op www.ster.kuleuven.be n
Master of Molecular and Cellular Biophysics (120 studiepunten)
Meer informatie over deze master vind je in deze brochure bij de studierichting biochemie en biotechnologie. n
Master in de statistiek / Master of Statistics (120 studiepunten)
Meer informatie over deze masters vind je in deze brochure bij de studierichting wiskunde. n
Master in de chemie / Master of Chemistry / (Erasmus Mundus) Master of Theoretical Chemistry and Computational Modelling (120 studiepunten)
Deze masters kunnen gevolgd worden na de bachelor in de fysica, minor chemie. Meer informatie over deze masters vind je in deze brochure bij de studierichting chemie. n
Master in de wiskunde / Master of Mathematics (120 studiepunten)
Deze masters kunnen gevolgd worden na de bachelor in de fysica, minor wiskunde. Meer informatie over deze masters vind je in deze brochure bij de studierichting wiskunde.
49
n
Master in de geologie (120 studiepunten) / Master of Geology (120 studiepunten) (Interuniversitaire samenwerking K.U.Leuven / UGent)
Deze masters kunnen gevolgd worden na de bachelor in de fysica, minor geologie. Meer informatie over deze masters vind je in deze brochure bij de studierichting geologie. n
Master in de aardobservatie / Master of Earth Observation (120 studiepunten)
Meer informatie over deze masters vind je in deze brochure bij de studierichting geologie. n
50
Master in de nanowetenschappen en de nanotechnologie / (Erasmus Mundus) Master of Nanoscience and Nanotechnology (120 studiepunten)
Deze masters kunnen rechtstreeks gevolgd worden na een bachelor in de fysica, na een geschiktheidsonderzoek. Nanowetenschap staat voor de fundamentele wetenschap met atomaire bouwblokken; voor de vorming van complexe macrosystemen, uniek in hun werking en met nieuwe functionaliteiten, gebaseerd op hun moleculaire en atomaire eigenschappen. Het programma is erg interdisciplinair opgevat en combineert opleidingsonderdelen vanuit de toegepaste biologie, basiswetenschappen, materiaalwetenschappen en elektronica. Deze master richt zich tot studenten met een brede interesse in de basiswetenschap en de technologie en met een actieve belangstelling voor nieuwe toepassingen in de micro- en nanotechnologie voor ICT-toepassingen.
Alle info op:
Verder worden de nanowetenschap en -technologie ook gebruikt in nieuwe materialen en de biologische sector, zowel in de bedrijfswereld als in de onderzoekswereld. n
Master in de bio-informatica / Master of Bio-informatics (120 studiepunten)
Deze masteropleidingen kunnen gevolgd worden door bachelors in de fysica, minor biowetenschappen, chemie of informatica. Moleculair biologische experimenten, die behoren tot het domein van de bio-informatica, resulteren vaak in een uitgebreide en erg complexe datastroom. Om uit dergelijke datasets het maximum aan informatie te halen, zijn krachtige analysemethoden nodig. De opleiding bio-informatica biedt daarom een stevige basis toegepaste wiskunde (bv. statistiek en systeemmodellering) en informatica. Anderzijds is het natuurlijk belangrijk dat je weet wat je analyseert en de context van het experiment niet uit het oog verliest. Inzicht in de genetische opbouw en de werking van levende systemen is dus essentieel. Om hieraan tegemoet te komen, bevat de opleiding bio-informatica ook een flinke brok genetica, moleculaire biologie en biotechnologie. Het unieke aan deze masteropleiding is het verenigen van dit biologische inzicht met de mogelijkheden van de informatietechnologie en de analysetechnieken uit de toegepaste wiskunde en de statistiek. Op die manier ben je als bio-informaticus in staat om in overleg met moleculair biologen en informatici complexe en grootschalige experimenten te ontwerpen en te interpreteren.
www.mastersinleuven.be
MASTERS
Derde fase
Tweede fase
Eerste fase
BACHELOR
Master in de chemie (N/E)
Master in de bio-informatica (N/E)
Master in de wiskunde (N/E)
Erasmus Mundus Master of Theoretical Chemistry and Computational Modelling
Chemie
Informatica
Wiskunde
Specifieke masteropleidingen na MINOR Master in de geologie (N/E)
Geologie
Master in de bio-informatica (N/E)
Biowetenschappen
Ingenieurs- Medische Wiskunde Informatica Chemie Geologie Bioweten- Geografie Verbreding wetenstralingsschappen schappen fysica
EN Minor
- Master in de fysica (N/E) Specialisatierichtingen: fysica op femtometerschaal:kernfysica / vastestoffysica op nanometerschaal / theoretische fysica / fysica van de zachte materie - Master in de sterrenkunde (N/E) - Master in de statistiek (N/E) - Master of Molecular and Cellular Biophysics - Master in de nanowetenschappen en nanotechnologie (N/E) - Master in de aardobservatie (N/E)
opleidingsonderdelen
Verplichte
Gemeenschappelijk programma
Bachelor in de fysica en aansluitende masteropleidingen
51
Beroepsuitwegen Hoewel ‘de fysicasector’ als dusdanig niet bestaat, werken fysici in de meest diverse sectoren. Traditioneel kan zowat de helft van de afgestudeerde fysici terecht in het wetenschappelijk onderzoek. Ze doen dit niet alleen om te doctoreren, maar ook om onderzoek te verrichten in nationale en internationale onderzoeksinstellingen en in overheids- en bedrijfslaboratoria. Daarnaast is de nood aan leerkrachten wetenschappen in het onderwijs groot. Omdat je tijdens je bacheloropleiding in meerdere basiswetenschappen een brede vorming genoot, ben je goed voorbereid om je wetenschappelijke vorming en attitudes mee te geven aan de volgende generatie. Een belangrijke taak! Ook in de industrie vinden fysici hun weg. Door hun sterke analysevaardigheden te combineren met een praktische instelling stonden ze mee aan de wieg van de informaticasector. Diezelfde kwaliteiten worden bovendien nog steeds gewaardeerd in de commerciële dienstensector, bij de overheid en in internationale organisaties. In het bedrijfsleven zelf lopen de wegen van natuurkundigen dikwijls samen met die van burgerlijk ingenieurs, informatici en wiskundigen. Een speciaal geval vormen de fysici die zich bijkomend vormen om specifieke functies in de medische sector uit te oefenen. Ook hier worden steeds meer gevorderde fysische technieken ingezet, zowel therapeutisch als voor diagnostisch onderzoek.
52
Je merkt het: als afgestudeerde fysicus ben je niet alleen specialist in je ‘eigen’ discipline. Door de interdisciplinaire aanpak van je studies, heb je ook een grondige kennis van andere wetenschappen. Die brede vorming is een absolute troef op de arbeidsmarkt.
Journalist worden, het lijkt niet meteen een voor de hand liggende beroepskeuze voor een natuurkundige. Maar als het je passie is om over wetenschap te vertellen of te schrijven, of als je mee een brug wil helpen bouwen tussen de wetenschap en de samenleving, of als je gewoon graag van dag tot dag wil volgen wat er beweegt aan het front van de wetenschap, dan is wetenschapsjournalist een job uit de duizend. Als wetenschapsredacteur bij de krant De Standaard schrijf ik over uiteenlopende onderwerpen: van het ontstaan van het heelal tot de nieuwste internettechnologie. Het werk geeft me de kans om met telkens weer nieuwe vakgebieden kennis te maken en om wetenschappers van over de hele wereld te ontmoeten. De stevige wetenschappelijke bagage, die ik heb meegekregen in mijn opleiding natuurkunde, is daarbij van onschatbare waarde. (Oud-student)
