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L'enseignement se déroule dans les laboratoires de recherche de la formation (Centre de Physique Théorique et Centre de Physique des Particules de Marseille).
Semestre 3 (30 ECTS): commence en septembre par des cours de mises à niveau en méthodes mathématiques pour la physique (Symétrie et théorie des groupes), en informatique (Introduction à Unix et programmation Orientée Objet) et en logiciels mathématiques (Mathematica).
Les étudiants doivent ensuite choisir trois cours dits de base parmi les six unités d'enseignement (UE) suivantes: Physique des particules, Astroparticules et dynamique, Théorie des champs quantique relativiste, Mécanique statistique, Systèmes dynamiques, Instabilités et chaos, Mécanique quantique avancée.
Ces cours de base s'étalent jusqu'à la fin de la première semaine du mois de décembre et sont suivis par des examens pendant la semaine précédent les vacances de Noël.
Du début janvier à la fin février, l'enseignement est optionnel: les étudiants choisissent quatre cours en option, dans un menu de cours spécialisés, représentatifs du spectre scientifique des laboratoires sur laquelle est adossée la formation. Les cours d'option ouvrent aussi sur un large éventail d'applications (nanophysique quantique, contrôle du chaos, modélisation en génétique ou neurosciences, par exemple).
Semestre 4 (30 ECTS): Projets informatiques et stage de trois mois (mi-mars à mi-juin) dans un des laboratoires d'accueil de l'Ecole Doctorale ou d'autres laboratoires Français ou étrangers, sous la direction d'un chercheur confirmé, permettant un contact avec les méthodes de la recherche scientifique. Le stage fait l'objet d'un mémoire et d'une soutenance devant un jury.
