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2020: Retour sur l'année scientifique de l'Institut Périmètre

account_circle Par Charlotte Prong
Les chercheurs de l’Institut Périmètre ont su relever les défis d’une année très perturbante.

Des physiciens participent à la lutte contre la COVID

Pendant que la COVID-19 se répandait sur toute la planète au printemps 2020, des chercheurs de l’Institut Périmètre ont offert leurs compétences en mathématiques, en modélisation et en résolution de problèmes pour venir en aide aux chercheurs en sciences de la santé.

Kendrick Smith a aidé des chercheurs en médecine à créer un logiciel dans le cadre d’une importante étude sur les mutations du nouveau coronavirus. Neil Turok a travaillé avec des collègues de l’Institut africain de sciences mathématiques sur un schéma permettant d’extraire davantage d’information à partir d’un plus petit nombre de tests. À l’heure actuelle, l’équipe peut évaluer près de 250 personnes avec seulement 15 tests. Niayesh Afshordi s’est servi des outils mathématiques de la cosmologie pour modéliser des éclosions locales, créant un tableau de bord qui pourrait aider les planificateurs municipaux à établir des politiques et à sauver des vies. Quant à Mark Penney, il a collaboré avec des biologistes mathématiciens pour élaborer un puissant modèle de la propagation du virus selon la théorie des réseaux. Son équipe vise à éclairer les décisions sur la manière de distribuer de façon plus efficace les tests, les vaccins, le matériel et d’autres ressources limitées.


L’Institut Périmètre inaugure le centre Clay-Riddell de recherches sur la matière quantique

En octobre, l’Institut Périmètre a inauguré le Centre Clay-Riddell de recherches sur la matière quantique. Celui-ci représente un investissement de 25 millions de dollars sur 10 ans rendu possible grâce à un don initial de 10 millions de dollars de la Fondation de bienfaisance de la famille Riddell. Le Centre regroupera ultimement plus de 25 chercheurs et étudiants.

« Une chose remarquable à propos de la matière condensée, ou de la matière quantique en général, c’est le faible écart entre les idées théoriques et leur potentiel commercial », dit Rob Myers, directeur de l’Institut Périmètre. « C’est un domaine où l’on devrait assister à des percées fascinantes au cours de la prochaine décennie. » [traduction]

 

Comment la recherche sur la matière quantique améliore les technologies quantiques 

Une équipe de chercheurs comprenant Tim Hsieh, théoricien à l’Institut Périmètre, Sonika Johri, chercheuse en algorithmique quantique chez Intel, et Chris Monroe, expérimentateur en physique quantique, a mis au point une nouvelle méthode de simulation quantique. Ces scientifiques montrent comment on peut faire progresser en même temps l’informatique quantique et d’autres branches de la physique quantique.


Le consortium du télescope EHT

Avery Broderick, professeur associé et titulaire de la chaire Famille-Delaney-Archibald-Wheeler de l’Institut Périmètre, et plusieurs autres chercheurs de l’Institut ont remporté de multiples prix en tant que membres du consortium du télescope EHT (Event Horizon Telescope – Télescope Horizon des événements). Mentionnons le Prix du progrès scientifique (Breakthrough Prize) 2020, la médaille Einstein, le prix Nelson-P.-Jackson de l’aérospatiale, le prix Bruno-Rossi 2020, de même que le Prix américain d’ingéniosité en sciences physiques.
 

EHT : un regard au cœur sombre d'un quasar

Un quasar lointain — tempête de feu pulsatile plus brillante que mille milliards de soleils et située à une distance de la Terre correspondant à la moitié de l’univers — renferme un trou noir supermassif. Et nous pouvons maintenant le voir avec une netteté sans précédent, grâce à une équipe de chercheurs du télescope planétaire EHT (Event Horizon Telescope – télescope Horizon des événements).

L’équipe du télescope EHT a effectué les mesures les plus précises d’un quasar appelé 3C 279, en se servant du même réseau planétaire de télescopes qui avait servi à capter l’image maintenant emblématique d’un trou noir publiée en avril 2019.


Le télescope CHIME

L’équipe du télescope CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment – Expérience canadienne de cartographie d’intensité de l’hydrogène) a continué de s’attaquer à l’énigme des sursauts radio rapides (SRR), qui font partie des phénomènes les plus mystérieux de l’univers.

« Au cours de la dernière année, il est devenu le télescope le plus puissant au monde pour la détection de sursauts radio rapides » [traduction], dit Kendrick Smith, titulaire de la chaire Famille-Delaney-James-Peebles de l’Institut Périmètre et responsable de la réalisation du logiciel qui fait fonctionner CHIME.

En janvier, l’équipe a trouvé l'origine d’un « répéteur » — phénomène rare d’un sursaut qui se répète à intervalles irréguliers. Puis en juin, elle a annoncé la détection d’un SRR qui se répète avec une fréquence prévisible. Et en novembre, elle a fait part de la découverte dans notre propre galaxie d’un SRR semblant provenir d’un magnétar.


Une carte 3D de l’Univers

Cette année, le programme SDSS (Sloan Digital Sky Survey – Relevé numérique du ciel de la Fondation Sloan) a publié une analyse complète de la plus grande carte tridimensionnelle de l’univers jamais produite. Cette carte englobe des mesures détaillées de plus de 2 millions de galaxies et de quasars, qui couvrent 11 milliards d’années de temps cosmique.

Ces résultats sont le point culminant de 15 ans de travaux pour Will Percival, professeur associé à l’Institut Périmètre, également directeur du Centre d’astrophysique de l’Université de Waterloo, où il est titulaire de la chaire éminente Mike-et-Ophelia-Lazaridis d’astrophysique.

La carte révèle les filaments et les vides qui définissent la structure de l’univers, à partir du moment où celui-ci n’avait qu’environ 300 000 ans. Les motifs dans la distribution des galaxies donnent la valeur de plusieurs paramètres-clés de notre univers avec une marge d’erreur inférieure à 1 %.

 


Inclusion, diversité, équité et accessibilité

Nos efforts pour accroître l’inclusion, la diversité, l’équité et l’accessibilité sont dirigés par le Tremplin vers l’inclusion à l’IP, groupe de 50 professeurs, chercheurs, étudiants et membres du personnel de l’Institut Périmètre. Parmi nos activités de 2020 en ce sens, mentionnons l’ajout de soutiens pour la santé mentale, l’animation d’un atelier sur l’inclusion des personnes LGBTQ+, ainsi que de nouveaux mécanismes de soutien pour les parents travaillant à domicile pendant la pandémie.

Nos bourses Simons-Emmy-Noether ont bénéficié à 8 scientifiques invitées qui ont publié des articles, terminé un livre ou présenté des exposés. Plus de 150 élèves du secondaire ont assisté à notre conférence Inspiring Future Women in Science (Inspirer les futures scientifiques), et plus de 40 chercheurs qui s’intéressent à la gravitation quantique ont participé au premier atelier Simons-Emmy-Noether.

Participants in the Simons Emmy Noether Workshop: The Structure of Quantum Space Time.
Des participants au premier atelier Simons-Emmy-Noether sur la structure de l’espace-temps quantique

En juin, les chercheurs et le personnel de l’Institut Périmètre ont participé à la grève pour la vie des Noirs, afin d’appuyer le mouvement La vie des Noirs compte (Black Lives Matter) et les efforts pour combattre le racisme. Puis en octobre, nous avons accueilli Rowan Thomson, ancienne de l’Institut Périmètre, venue animer un atelier sur la course à obstacles de verre.


C’est toujours la saison des prix à l'Institut Périmètre

Les chercheurs de l’Institut Périmètre ont obtenu en tout 20 distinctions, subventions et prix majeurs en 2020, en incluant ceux obtenus par les équipes des télescopes EHT et CHIME. Kevin Costello, titulaire de la chaire Krembil-William-Rowan-Hamilton de l’Institut Périmètre, a été reçu membre honoraire de l’Académie royale d’Irlande. Mentionnons également le grand prix Buchalter de cosmologie attribué à Niayesh Afshordi, professeur associé à l’Institut Périmètre. C’était la 6e fois en 6 ans de leur existence que les prix Buchalter de cosmologie reconnaissaient la recherche de pointe effectuée à l’Institut Périmètre.


L'Institut Périmètre accueille un nouveau professeur associé

Sergueï Sibiryakov, la plus récente recrue de l’Institut Périmètre à titre de professeur associé, s’intéresse à la recherche dans plusieurs domaines : physique des hautes énergies (y compris la physique des particules), cosmologie, astrophysique, théorie quantique des champs et théorie de la gravitation.

Sergey Sibiryakov
Sergueï Sibiryakov, professeur associé à l’Institut Périmètre

« Ma philosophie consiste à travailler sur ce qui m’intéresse et à apprendre quelque chose de nouveau » [traduction], dit M. Sibiryakov, recruté dans le cadre d’une nomination conjointe avec l’Université McMaster. Sergueï Sibiryakov a été diplômé de l’Institut de physique et de technologie de Moscou en 2001 et a fait son doctorat à l’Institut unifié de recherches nucléaires de l’Académie des sciences de Russie.


Former des scientifiques

Comme bien des programmes d’enseignement partout dans le monde, le programme de maîtrise PSI (Perimeter Scholars International – Boursiers internationaux de l’Institut Périmètre) a terminé l’année avec des cours en ligne. Mais les diplômés du programme PSI ont eu droit à non pas 1, ni à 2, mais bien à 3 lauréats de prix Nobel lors de leur cérémonie virtuelle de remise des diplômes.

PSI class of 2020
La promotion 2019-2020 du programme PSI

Au début de la pandémie, on aurait cru qu’il faudrait annuler le nouveau programme de recherche de l’Institut Périmètre pour étudiants de 1er cycle. Il est plutôt devenu un programme en ligne. Même si cette transition comportait son lot de défis, elle a aussi permis d’économiser les coûts de déplacement et de séjour des étudiants, de sorte que 54 étudiants ont pu être admis dans le programme au lieu de 20.

2020 a été une excellente année pour la doctorante Anna Golubeva, qui a obtenu une bourse de Borealis AI, et pour Florian Hopfmueller, qui fait le saut du milieu universitaire à celui de l’entreprise.


Faire connaître au monde les merveilles et le pouvoir de la science

Les grandes réalisations scientifiques méritent d’être connues et, cette année, l’Institut Périmètre a trouvé de nouveaux moyens d’atteindre divers publics.

Au début de la pandémie, l’équipe de diffusion des connaissances a rapidement adapté ses ateliers de formation pour enseignants et ses ressources pédagogiques, en mettant l’accent sur des expériences pratiques que les élèves peuvent faire chez eux. Les magnifiques affiches Forces de la Nature ont donné naissance à des pages à colorier qui permettent de faire preuve de créativité tout en s’instruisant sur des pionnières de la science.

forces of nature coloring pages

 

La populaire série de conférences publiques de l’Institut Périmètre s’est poursuivie; la conférence de Bryan Gaensler sur les moteurs supraluminiques et les extraterrestres a attiré à elle seule plus de 1,1 million de visionnements. Pour ceux qui passent tellement de temps dans des réunions Zoom qu’ils n’en ont plus pour visionner une conférence complète, l’Institut offre dans sa série Tranches d'IP des capsules scientifiques amusantes pour les gens de tous âges. La série Les gens de l'IP présente des scientifiques — notamment l’histoire vraiment inspirante de Ryan Beck, enseignant primé que rien ne peut arrêter.

Pour avoir un aperçu rapide des nouvelles récentes de l’Institut Périmètre, consultez notre série de condensés Au cas où cela vous aurait échappé.

À propos de l’IP

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.

Pour de plus amples renseignements, veuillez vous adresser à :
Mike Brown
Gestionnaire, Contenu des communications
519-569-7600 x5131