« L’Institut Périmètre est ravi de cette reconnaissance opportune des importants travaux de Freddy Cachazo », a déclaré Neil Turok, directeur de l’Institut Périmètre. « Les techniques et concepts qu’il a introduits ont jeté un nouvel éclairage sur la théorie quantique des champs, notre description la plus fondamentale de la réalité, et ont trouvé une application immédiate dans l’analyse et l’interprétation d’expériences internationales majeures en physique des particules. Je crois que ses idées auront des répercussions durables dans la recherche d’une description plus simple et plus unifiée des lois physiques de la nature. » [traduction]

Les prix de la FPP visent à reconnaître des théoriciens et des chercheurs qui « se consacrent à faire progresser notre compréhension de l’univers au niveau le plus fondamental » [traduction]. Même s’ils sont nouveaux, ces prix sont déjà considérés comme très prestigieux.

C’est la deuxième année de suite qu’un professeur de l’Institut Périmètre se mérite un prix Nouveaux horizons. Davide Gaiotto, chercheur dans les domaines de la théorie quantique des champs et de la théorie des cordes, a été l’un des lauréats de l’an dernier.

Il s’agit de la troisième distinction majeure pour Freddy Cachazo. En 2011, il a reçu la médaille Rutherford de la Société royale du Canada. Cette médaille, qui est l’une des plus hautes distinctions de la Société royale, est remise en reconnaissance de recherches exceptionnelles dans n’importe quel domaine de la physique. En 2009, M. Cachazo s’est mérité la médaille Gribov de la Société européenne de physique. Il a également reçu en 2012 la médaille Herzberg de l’Association canadienne des physiciens et physiciennes.

En tentant de comprendre les composantes les plus fondamentales de la nature, M. Cachazo a fait plusieurs découvertes largement qualifiées de percées.

Il est surtout connu pour ses travaux de mise au point de systèmes nouveaux et beaucoup plus conviviaux que les précédents pour le calcul d’amplitudes de diffusion. Les amplitudes de diffusion – qui prédisent ce qui se passe lorsque deux ou plusieurs particules entrent en interaction – représentent les calculs les plus fondamentaux en physique des particules. Malheureusement, le calcul des amplitudes de diffusion a été jusqu’à maintenant extrêmement difficile.

Cela constitue un obstacle majeur, en particulier en physique des hautes énergies comme celle que l’on pratique au grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN. Pour découvrir de nouveaux phénomènes au LHC, il faut d’abord calculer avec précision ce que les modèles théoriques actuels prédisent – il est impossible de repérer ce qui est exceptionnel si l’on ne sait pas exactement à quoi ressemble ce qui est habituel.

La manière standard de faire ces calculs consiste à utiliser des diagrammes de Feynman. Même dans le cas de collisions simples de quelques particules, des milliers de diagrammes peuvent être nécessaires, chacun introduisant de nombreux termes dans les calculs. Lorsque les collisions deviennent plus complexes, la méthode des diagrammes de Feynman devient trop lourde pour être utilisable. La physique des hautes énergies du LHC est largement hors de portée pour les diagrammes de Feynman.

Les travaux de Freddy Cachazo ont contribué à beaucoup simplifier ces calculs. Mettant à profit des idées de la théorie quantique des champs et de l’analyse complexe, il a développé avec ses collaborateurs de nouvelles techniques qui donnent des résultats d’une manière beaucoup plus simple et efficace que ce qui était possible auparavant.

Ces nouvelles méthodes ont eu des répercussions considérables en physique des hautes énergies. Elles ont été adoptées dans les calculs de pointe effectués pour interpréter les nouvelles données issues d’expériences menées au LHC et à d’autres collisionneurs.

Cette année même, Freddy Cachazo et ses collaborateurs ont publié un article de 152 pages, dans lequel ils exposent à la communauté des physiciens les élégantes idées mathématiques qui sous-tendent un nouveau système de calcul de ce qui se passe lorsque des particules entrent en interaction. Ce nouveau système suscite énormément d’intérêt chez les physiciens des particules et les physiciens mathématiciens. Il constituera probablement un point de référence au cours des années à venir.

M. Cachazo s’est également attaqué au difficile problème du calcul des amplitudes de diffusion de gravitons. Un graviton est une particule hypothétique qui transporte la force de gravité, de la même manière que les photons sont porteurs de la force électromagnétique. Les gravitons sont toutefois plus complexes que les photons, car chaque graviton est porteur d’une grande quantité d’information.

À cause de ce dense enchevêtrement d’information, le calcul des amplitudes de diffusion, même pour le processus le plus simple – une diffusion graviton-graviton qui produit d’autres gravitons – a toujours été insoluble. En 2012, M. Cachazo et son collaborateur David Skinner ont trouvé une nouvelle manière d’organiser les calculs qui a permis d’écrire pour la première fois une formule générale de la diffusion graviton-graviton.

Ces découvertes de structures mathématiques nouvelles et surprenantes qui régissent les amplitudes de diffusion sont non seulement d’une utilité immédiate pour les expérimentateurs, mais elles pourraient aussi avoir des conséquences plus profondes. En physique, il arrive souvent que lorsque les résultats de calculs sont beaucoup plus simples que prévu, cela révèle un principe ou une symétrie auparavant ignorés. Les travaux de Freddy Cachazo ont entraîné un changement profond dans notre compréhension des théoriques quantiques des champs. Ils pourraient fournir des indices qui permettront de beaucoup mieux comprendre les modalités d’apparition des particules, de même que la structure de l’espace-temps lui-même.

L’Institut Périmètre est également enchanté que l’un de ses titulaires de chaire de chercheur invité distingué, Andrew Strominger, de l’Université Harvard, ait remporté l’un des trois prix Frontières de la physique (avec son collaborateur Cumrun Vafa, également de l’Université Harvard) et soit du même coup en nomination pour le Prix de physique fondamentale, d’une valeur de 3 millions de dollars.