La boîte noire était plutôt un tube opaque en PVC, placé à la verticale et fermé aux 2 extrémités, avec 4 cordes pendant sur les côtés. Cela semblait simple. Mais pendant près d’une heure, 40 adolescents sont devenus de plus en plus perplexes quant à son fonctionnement interne. Si l’on tire sur n’importe quelle corde, les autres rentrent dans le tube. Comment sont-elles reliées à l’intérieur? Les élèves étaient déterminés à trouver la solution.

« Qu’arrive-t-il si l’on tire sur plus d’une corde à la fois? » [traduction], a demandé un élève.

« Si on retourne le tube, les cordes du haut rentrent-elles encore en premier? » [traduction], s’est demandé un autre.

Par petites équipes, les adolescents ont travaillé ensemble à élaborer des modèles capables d’expliquer le comportement des cordes. Une équipe a suggéré qu’il pourrait y avoir 2 cordes enroulées ensemble au milieu. Une autre croyait que les cordes étaient reliées par un anneau ou une poulie. Une troisième a émis l’hypothèse que chacune des 4 cordes était attachée à une corde plus longue à l’intérieur.

Ce qui est le plus remarquable, c’est que toutes ces hypothèses ont été émises sans que les élèves n’aient jamais eu le tube entre les mains.

Cette activité — qui consiste à faire des observations, à élaborer des modèles et à tester des prédictions — illustre la démarche scientifique. Elle sert souvent à lancer l’École internationale d’été pour jeunes physiciens et physiciennes (ISSYP) de l’Institut Périmètre, programme annuel qui invite des élèves intéressés par la physique à se plonger dans l’environnement de l’Institut.

Cette année, la pandémie en cours a modifié l’allure de l’ISSYP : celle-ci a eu lieu entièrement en ligne, avec des cours présentés par le truchement de Zoom et enrichis par des modules interactifs virtuels.

Certaines choses sont toutefois demeurées inchangées. Comme d’habitude, le programme a duré 2 semaines et comprenait des cours sur des sujets tels que la relativité et la mécanique quantique, en alternance avec des activités de détente et de socialisation. Il y a eu autant de filles que de garçons, la moitié des participants résidant du Canada, et l’autre moitié à l’étranger (dans les mêmes fuseaux horaires que le Canada, afin de simplifier la coordination). Et même s’ils ne se sont jamais rencontrés en personne, les élèves avaient tous en commun la même curiosité et la même passion envers la physique.

« J’avais un peu d’appréhension parce que le programme allait se tenir en ligne », a déclaré Akshita Gorti, 17 ans, de la Virginie. « Mais j’aime l’attitude d’accueil de tous. J’ai le sentiment de collaborer avec des gens très intelligents, qui ont beaucoup de connaissances en physique et qui m’aident à en apprendre beaucoup. » [traduction]

Noa P., élève de Toronto, a fait part de sentiments semblables. « Je ne savais pas quoi attendre d’un programme virtuel, dit-elle, mais cela a quand même été fantastique. Je n’avais jamais rencontré quelqu’un d’aussi enthousiasmé par la physique que moi. Qu’il s’agisse d’un jeu d’évasion sur le thème des trous noirs, d’un jeu d’arpents de pièges sur la physique, ou simplement de s’instruire sur le paradoxe des jumeaux, cela a été un grand plaisir de communiquer avec tous ces gens qui aiment la physique tout autant que moi. » [traduction]

Les contacts, qui se créent naturellement lorsque les élèves se rencontrent en personne, ont été délibérément stimulés cette année par l’équipe de diffusion des connaissances de l’Institut Périmètre. Au début de chaque séance de l’ISSYP, les élèves étaient répartis de manière aléatoire en petits groupes de 4 ou 5 et avaient quelques minutes pour converser entre eux. Beaucoup ont également communiqué en dehors des heures du programme par le truchement d’un compte Facebook commun.

« Au début de chaque journée, nous pouvions discuter et apprendre à nous connaître, dit Noa. Nous pouvions parler de tout et de rien, de notre livre favori ou de notre film de science-fiction préféré. Nous pouvions aussi nous présenter, en disant par exemple de quoi nous étions le plus fier. Bref, faire connaissance comme si nous avions été là en personne. » [traduction]

« J’ai fait tout mon 2^e semestre par Zoom, j’avais donc un peu l’habitude », a déclaré Greyson Gould, de Smithers, en Colombie-Britannique, qui entrera en 12^e année en septembre. Mais il y avait une différence importante par rapport aux autres projets de groupe auxquels il avait participé. « Tous les élèves ont toujours participé activement et chacun voulait apprendre, ce qui n’est pas le cas de la plupart des groupes au sein desquels j’ai travaillé à l’école.

« C’est chouette de voir comment chacun réfléchit et conceptualise les problèmes », a-t-il ajouté. Greyson Gould a décidé de poser sa candidature à l’ISSYP parce que la physique semblait une bonne manière de combiner ses intérêts pour la résolution de problèmes et les mathématiques. « Et en plus, la physique a des applications dans le monde réel, ce qui pour moi devient de plus en plus important, quand on voit l’état actuel de l’économie mondiale. » [traduction]

« J’ai été surprise par l’esprit de grande collaboration. Je m’attendais à ce qu’il y ait beaucoup plus de compétition », a déclaré Alice Le, qui a participé à l’ISSYP à partir du Missouri. « Ce fut une très bonne surprise. » [traduction]

Les participants ont même relevé le défi de mener une expérience par-delà les fuseaux horaires et les frontières, lorsqu’on leur a demandé de construire un moteur magnétohydrodynamique — dispositif formé d’une batterie, d’aimants et de fils, et qui sert à faire circuler de l’eau. Les élèves ont construit leurs moteurs chez eux et ont ensuite discuté de la manière dont divers facteurs affecteraient le débit d’eau.

« Je suis contente que nous ayons eu des activités pratiques, qui permettent d’expérimenter pour tenter de comprendre ce qui se passe », a déclaré Akshita Gorti. « C’était bien, parce que ce n’était pas seulement virtuel. » [traduction]

Des participants présentent les résultats de leur expérience de construction d’un moteur magnétohydrodynamique.[/caption]

Ólin Costa, 17 ans, de Brasília, au Brésil, a apprécié les séances qui ont permis aux élèves de discuter d’une variété de sujets avec des physiciens experts.

Il compte utiliser les techniques de résolution de problèmes qu’il a découvertes pour aider d’autres élèves de son école secondaire dans le cadre du programme Projet Feynman. « Notre objectif était d’aider d’autres élèves de notre école à obtenir les notes dont ils avaient besoin pour réussir leur année, a-t-il expliqué. Nous avons donc commencé à enregistrer des cours dans YouTube et à animer des séances de révision avant les examens. » [traduction]

Comme la pandémie affecte les cours en personne, Ólin Costa dit que le Projet Feynman a contribué à combler les lacunes. « Depuis le début du confinement, je crois que nous avons enregistré plus de 200 vidéos. » À propos de son rôle de tuteur, il a déclaré : « Les connaissances que j’ai acquises à l’ISSYP m’aideront certainement à améliorer mes séances et à aider des gens. » [traduction]

Quant à Noa P., l’ISSYP a consolidé son désir de faire plus tard des études de physique. « J’ai toujours su que j’aimais la physique, dit-elle, mais tout ce que j’ai appris ici est si passionnant et fascinant que je veux aller encore plus loin. Je suis naturellement curieuse et enthousiaste. L’ISSYP a stimulé ma curiosité d’une manière inimaginable. » [traduction]

Vers la fin du programme, les élèves ont été à nouveau divisés en ateliers, et on leur a demandé quels conseils ils donneraient à de futurs participants à l’ISSYP. La réponse d’une équipe a été la suivante : « N’ayez pas peur de poser des questions. N’ayez pas peur d’apprendre quelque chose de nouveau, même si le sujet peut sembler intimidant au premier abord. » [traduction]

La Fondation RBC est le commanditaire principal de l’ISSYP.