2019 : RETOUR SUR L’ANNÉE SCIENTIFIQUE DE L’INSTITUT PÉRIMÈTRE


L’Institut Périmètre revient sur une année scientifique éclatante — à toutes les échelles.

ROB MYERS DEVIENT LE NOUVEAU DIRECTEUR DE L’INSTITUT PÉRIMÈTRE

Au terme d’une recherche menée à l’échelle internationale, le physicien théoricien Robert Myers a été nommé en février directeur de l’Institut Périmètre. M. Myers est le chercheur de l’Institut Périmètre le plus souvent cité. C’est un théoricien quantique respecté à l’échelle mondiale et considéré comme un géant dans son domaine.

Robert Myers, directeur de l’Institut Périmètre.

Sa nomination fait suite aux 10 années de Neil Turok à la tête de l’Institut. M. Turok reste à l’Institut Périmètre comme chercheur à plein temps responsable du nouveau pôle de cosmologie de l’Institut, le Centre de recherches de l’Institut Périmètre sur l’univers.

Rob Myers, qui s’est joint à l’Institut Périmètre en 2001 comme membre fondateur du corps professoral, a dit espérer qu’il saura motiver chaque jour ses collègues à poursuivre les idéaux qui ont présidé à la fondation de l’Institut Périmètre : « Soyez hardis, soyez aventureux, soyez audacieux en vue du progrès de l’humanité grâce à une science exceptionnelle. » [traduction]


VOIR L’INVISIBLE

Après des décennies de spéculation, de théories et d’observations indirectes, nous avons finalement obtenu en 2019 la preuve visuelle de l’existence des trous noirs. En avril, l’équipe du télescope EHT (Event Horizon Telescope – Télescope Horizon des événements) a dévoilé la première image d'un trou noir, image spectaculaire — et maintenant emblématique. L’ombre noire ronde entourée d’une lumière brillante montre l’horizon des événements du trou noir situé au centre de la galaxie M87, dans l’amas galactique de la Vierge.

Le télescope EHT a réuni 8 installations (et des centaines de chercheurs, dont Avery Broderick, titulaire de la chaire Famille-Delaney-John-Archibald-Wheeler à l’Institut Périmètre) pour créer ce qui est essentiellement un télescope de la taille de la Terre, avec une résolution de 20 microsecondes d’arc — suffisante pour lire à partir de New York les petits caractères gravés sur une pièce de 10 cents en Afrique du Sud. Cet exploit a valu à l’équipe le prestigieux Prix du progrès scientifique (Breakthrough Prize) et a été désigné percée scientifique de l’année par la revue Science.

Une percée sur les trous noirs — L’image historique produite par le télescope EHT


ENTENDRE LES SONS LES PLUS BREFS

Ce ne fut pas la seule découverte marquante de 2019 en astronomie. En janvier, des scientifiques de l’équipe du télescope CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment – Expérience canadienne de cartographie de l'intensité de l'hydrogène) ont annoncé la détection d’un nombre sans précédent de sursauts radio rapides (SRR). Ces brèves impulsions d’ondes radio venant de galaxies lointaines constituent l’un des mystères non encore résolus de l’astrophysique : leur origine est inconnue et elles font l’objet de beaucoup de recherches théoriques.

Avant le télescope CHIME, seulement quelques dizaines de SRR avaient été détectées pendant les 10 années suivant leur découverte; CHIME en a détecté 13 autres (y compris le 2e répéteur) peu après le début de sa phase de mise en route, alors qu’il ne fonctionnait qu’à une fraction de sa pleine capacité. Cela a fait les manchettes dans le monde — y compris la page couverture de la revue Nature —, mais ce n’était pas la fin de l’histoire. En août, l’équipe a annoncé la détection d’autres SRR, en nombre beaucoup plus grand et comportant, fait excitant, 8 autres répéteurs.

Le télescope CHIME sur la page couverture de la revue Nature

Ces progrès ultrarapides ont été stimulés par le logiciel du télescope CHIME, réalisé principalement par Kendrick Smith, professeur à l’Institut Périmètre, avec son équipe de plus en plus nombreuse à l’Institut. « On peut dire que CHIME est un télescope logiciel », a déclaré M. Smith, titulaire de la chaire Famille-Daniel-James-Peebles à l’Institut Périmètre. « Nous avons fondamentalement transformé la radioastronomie de précision en un problème de logiciel. » [traduction]


LA DISTINCTION ENTRE CAUSE ET EFFET, LES BIZARRERIES DES QUARKS, ET UN EXTRACTEUR UNIVERSEL DE JUS QUANTIQUES

Des chercheurs de l’Institut Périmètre ont aussi fait des progrès à l’échelle de l’infiniment petit, décryptant des particules et leur étrangeté quantique.

Les lois physiques du niveau de l’école secondaire permettent de prédire le comportement d’un stylo qui roule sur un bureau. Mais qu’en est-il du comportement des quarks et gluons qui composent les protons et les neutrons du stylo et de toute la matière ordinaire? Ce comportement plus complexe — souvent impossible à prédire — est régi par les lois de la chromodynamique quantique, en abrégé CDQ. Jaume Gomis, professeur titulaire à l’Institut Périmètre, a réalisé une avancée importante dans le domaine en élaborant une nouvelle formulation mathématique dont on peut se servir pour prédire la dynamique de systèmes en régime de faible énergie. Cette percée a ouvert de nouvelles avenues de recherche pour M. Gomis lui-même ainsi que pour la communauté scientifique, y compris des prédictions que l’on pourra bientôt vérifier à l’aide de simulations sur superordinateur.

Trois chercheurs de l’Institut Périmètre dans le domaine des fondements quantiques (le professeur Robert Spekkens ainsi que les postdoctorants Tobias Fritz et Elie Wolfe) ont présenté une nouvelle technique qui aide à démêler une relation complexe de causalité. Les 3 chercheurs ont utilisé des méthodes inspirées par la physique quantique fondamentale pour créer un nouvel outil qui aide à déterminer quelles explications causales de corrélations données sont viables, et lesquelles ne le sont pas.

Démêler les relations de cause à effet

Pour leur part, Zi-Wen Liu, postdoctorant à l’Institut Périmètre, et ses collaborateurs ont élaboré un cadre théorique — analogue quantique d’un extracteur de jus universel — qui peut caractériser l’utilité pratique de toute ressource quantique, peu importe son type. On s’attend à ce que ces travaux aient des applications dans de nombreux sous-domaines, tels que l’informatique quantique, qui font appel à des ressources quantiques.


LA RECHERCHE À L’INSTITUT PÉRIMÈTRE SE DISTINGUE ET EST RÉCOMPENSÉE

Ce fut la grande nouvelle scientifique de l’année. Il était donc normal que l’équipe du télescope EHT remporte le Prix 2020 du progrès scientifique (Breakthrough Prize) en physique fondamentale. Doté d’une bourse de 3 millions de dollars US, la plus élevée en sciences, ce prix sera réparti également entre 347 astrophysiciens de 60 institutions situées dans 20 pays. Les lauréats de l’Institut Périmètre sont le professeur Avery Broderick, le professeur associé Ue-Li Pen, le postdoctorant Hung-Yi Pu, le doctorant Paul Tiede de même que les doctorants associés Boris Georgiev, Britton Jeter et Chunchong (Rufus) Ni.

Des chercheurs de l’Institut Périmètre ont également remporté des prix Nouveaux horizons en physique, remis à des scientifiques en début de carrière qui ont réalisé d’importants progrès dans la résolution de problèmes fondamentaux. Kendrick Smith et ses collègues ont été récompensés pour leur contribution au télescope CHIME; Pedro Vieira, titulaire de la chaire Clay-Riddell-Paul-Dirac, et l’adjoint invité Simon Caron-Huot ont été récompensés « pour leurs contributions à la compréhension de la théorie quantique des champs » [traduction].

Pedro Vieira (à gauche) et Kendrick Smith
lors de la cérémonie de remise des prix du progrès scientifique en Californie

Jaume Gomis, professeur titulaire à l’Institut Périmètre, a remporté cette année le Prix ACP-CRM de physique théorique et mathématique « pour ses apports importants à la théorie des cordes et aux théories de jauge fortement couplées, dont l’utilisation inédite d’observables non locales, le calcul exact de quantités physiques dans la théorie quantique des champs et la simplification de la dynamique non perturbative des théories de jauge ».

Kevin Costello, professeur à l’Institut Périmètre, a remporté le prix Leonard-Eisenbud 2020 de mathématiques et physique, attribué par la Société américaine de mathématiques (AMS), pour ses travaux influents visant à rapprocher les mathématiques et la physique.

Et ce n’est pas tout! Davide Racco et Matthew Johnson, chercheurs à l’Institut Périmètre, ont remporté des prix Buchalter de cosmologie, et pour la 5e année consécutive l’Institut a compté plus d’un scientifique parmi les lauréats. Pour sa part, la doctorante Anna Golubeva a remporté un prix pour ses recherches interdisciplinaires, l’ancien doctorant Giacomo Torlai a été honoré pour des travaux de doctorat exceptionnels, et le postdoctorant Sebastian Steinhaus a obtenu une prestigieuse subvention de recherche.


CULTIVER LA CURIOSITÉ DES JEUNES

Cet été, 20 des meilleurs étudiants de 1er cycle universitaire au monde sont sortis de leurs classes pour aller vers les tableaux noirs de l’Institut Périmètre, dans le cadre de sa nouvelle École d’été de physique théorique pour étudiants de 1er cycle. Pendant 2 semaines en mai, ils ont suivi des cours et travaillé sur de vrais sujets de recherche. Pour 10 de ces étudiants, l’invitation s’est prolongée pendant l’été, ce qui leur a permis de travailler comme assistants de chercheurs de l’Institut.

Des étudiants de 1er cycle universitaire travaillent ensemble sur un problème.

Au niveau de la maîtrise, le programme PSI (Perimeter Scholars International – Boursiers internationaux de l’Institut Périmètre) a franchi cette année une étape importante avec la remise de diplômes à sa 10e cohorte de physiciens théoriciens en herbe. Plusieurs des chercheurs qui ont participé à la mise sur pied du programme PSI étaient présents à la cérémonie pour faire un retour sur les 10 années d’existence du programme.


LE THÉORICIEN DE LA MATIÈRE CONDENSÉE CHONG WANG SE JOINT AU CORPS PROFESSORAL DE L’INSTITUT PÉRIMÈTRE

La recherche sur la matière condensée peut être rébarbative, même pour des physiciens. Mais, selon le théoricien de la matière condensée Chong Wang, si l’on persévère, quelque chose d’étonnant peut en ressortir : de la beauté. M. Wang est la plus récente recrue au sein du corps professoral de l’Institut Périmètre. Auparavant, il a fait son doctorat au MIT et un postdoctorat à l’Université Harvard. À l’Institut Périmètre, il participe à une intensification des efforts à propos de la matière quantique, se joignant à d’autres jeunes chercheurs prometteurs qui étudient les éléments constitutifs les plus bizarres de la nature.


FAIRE CONNAÎTRE AU MONDE LA BEAUTÉ ET LE PLAISIR DE LA SCIENCE

Les membres de l’Institut Périmètre sont d’avis qu’il vaut la peine de faire connaître les grandes découvertes scientifiques. Cette année, les conférences publiques de l’Institut ont emmené l’auditoire en voyage loin de chez nous vers des exoplanètes, fait jouer la musique de l'univers, abordé les manières dont les progrès de la photonique peuvent nous aider à nourrir la planète et présenté une façon illustrée de faire connaître des phénomènes scientifiques complexes. Vous pouvez visionner toutes les conférences publiques (et des centaines d’autres vidéos scientifiques amusantes) dans le canal YouTube de l’Institut Périmètre.

 

PIQuIL (prononcé en anglais pickle – cornichon) est l’un des acronymes amusants
que nous avons présentés dans l’une des Tranches d’IP de cette année.

Si vous n’avez pas le temps de visionner une conférence complète, la série primée Slice of PI (Tranches d’IP) de l’Institut Périmètre vous offre des capsules scientifiques. Nous avons donné des réponses fascinantes à des questions simples et réfléchi à l'origine des SRR. Nous nous sommes amusés avec divers acronymes, nous avons trouvé quelques merveilleux balados de physique et mis à l’épreuve vos connaissances sur la Voie lactée.

Les scientifiques sont souvent tout aussi intéressants que la science elle-même. La série Les gens de l'IP de l’Institut Périmètre a présenté Elise LePage, en quête d’unité, Dustin Lang, bricoleur de données, Béatrice Bonga, exploratrice de la gravitation, Gebremedhin Dagnew, étudiant de 1er cycle plein de curiosité, et bien d’autres.

Nous n’aurions pas pu laisser passer l’année sans souligner des personnes et événements marquants. Notre série d’affiches Forces de la nature s’est enrichie de 3 nouvelles figures : Maria Goeppert Mayer, qui a élaboré un modèle du noyau atomique, Cecelia Payne-Gaposchkin, qui a déterminé la composition des étoiles, et la mathématicienne Katherine Johnson, qui a travaillé comme « calculatrice » à la NASA. Nous avons aussi fait une mise à jour des connaissances avec 2 nouvelles affiches sur l’image maintenant emblématique d’un trou noir captée par le télescope EHT et des faits intéressants sur l’équipe qui a réalisé cet exploit.

De plus, notre magazine semestriel Inside the Perimeter (Dans le périmètre) a remporté l’argent dans la catégorie Meilleur magazine ou meilleure revue en format imprimé des Prix d’excellence du CCAE. Vous pouvez lire le plus récent numéro et vous tenir au courant de toutes les nouvelles scientifiques de l’Institut Périmètre à l’adresse InsideThePerimeter.ca/fr/.

Souhaits de l’Institut Périmètre pour une année merveilleuse


 

Institut Périmètre de Physique Théorique

L'Institut Périmètre est le plus grand centre de recherche en physique théorique au monde. Fondé en 1999, cet institut indépendant vise à favoriser les percées dans la compréhension fondamentale de notre univers, des plus infimes particules au cosmos tout entier. Les recherches effectuées à l’Institut Périmètre reposent sur l'idée que la science fondamentale fait progresser le savoir humain et catalyse l'innovation, et que la physique théorique d'aujourd'hui est la technologie de demain. Situé dans la région de Waterloo, cet établissement sans but lucratif met de l'avant un partenariat public-privé unique en son genre avec entre autres les gouvernements de l'Ontario et du Canada. Il facilite la recherche de pointe, forme la prochaine génération de pionniers de la science et communique le pouvoir de la physique grâce à des programmes primés d'éducation et de vulgarisation.

 

http://www.perimeterinstitute.ca/

 

Contact avec les médias,

Director of Communications & Media (On Leave)
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Après des décennies de spéculation, de théories et d’observations indirectes, nous avons finalement obtenu en 2019 la preuve visuelle de l’existence des trous noirs.