Au début de la pandémie, il ne semblait pas que le nouveau programme de recherche de l’Institut Périmètre pour étudiants de 1^er cycle puisse avoir lieu.

Lancée en 2018 grâce à un don de Michael Serbinis et de Laura Adams, l'École d’été de physique théorique pour étudiants de 1^er cycle de l’Institut Périmètre visait à offrir à des étudiants talentueux une expérience concrète de la recherche et un aperçu des nombreuses autres possibilités qu’offre une formation en physique.

L'école d’été comporte 2 semaines de cours conçues pour enseigner comment les théoriciens abordent la physique. Des étudiants choisis peuvent ensuite passer le reste de l’été en stage, travaillant sur des projets de recherche et bénéficiant du mentorat de postdoctorants ou de professeurs de l’Institut Périmètre.

La 1^re mouture du programme a eu lieu en 2019 et a été largement considérée comme un succès. Malgré cela, lorsque l’Institut est entré en confinement en mars, ce programme encore très jeune n’avait ni l’infrastructure ni le poids institutionnel voulus pour naviguer sur les eaux tumultueuses de 2020. Entre-temps, le Bureau des programmes d’enseignement, qui s’occupe du programme de 1^er cycle, travaillait à mettre en ligne son programme phare de maîtrise PSI (Perimeter Scholars International – Boursiers internationaux de l’Institut Périmètre).

« À l’époque, nous avons tout simplement annulé le programme de 1^er cycle », se souvient James Forrest, directeur des programmes d’enseignement de l’Institut Périmètre. « C’est l’un de nos assistants dans le programme PSI, Giuseppe Sellaroli, qui a pris les devants pour dire que nous pourrions offrir l’ensemble du programme en ligne. Je lui ai demandé d’étoffer certains détails et de présenter une proposition complète, ce qu’il a fait. » [traduction]

Les assistants dans le programme PSI sont des chercheurs de niveau postdoctoral qui agissent comme mentors et professeurs auprès des étudiants à la maîtrise. Plusieurs de ces assistants participent aussi au programme de 1^er cycle. C’est le cas de M. Sellaroli, qui a donné un cours sur la manière d’aborder la physique du point de vue de la symétrie.

En organisant les cours du programme entièrement en ligne, l’Institut Périmètre a économisé les coûts de déplacement, de logement et de subsistance des étudiants, ce qui lui a permis d’offrir une place à tous les candidats finalistes. Le programme, qui compte normalement 20 places, a accueilli cette année 54 étudiants, dont 25 femmes, qui vivent dans 21 pays.

Emilie Huffman, assistante dans le programme PSI, qui a travaillé avec des mentors pour organiser en ligne la partie stages du programme, constate que le nombre accru d’admissions a constitué un avantage inattendu de la pandémie. Plus de 700 candidatures avaient été reçues, et une première sélection en avait retenu moins d’une centaine.

« Je participais au jury d’admission, dit-elle. Nous ne recherchions pas seulement d’excellentes notes, mais aussi des lettres de recommandation disant des choses telles que ‘C’est le meilleur étudiant que j’ai jamais eu.’ Il a été difficile d’établir la liste des finalistes. Je suis heureuse que nous ayons pu offrir une place à tous ces candidats. » [traduction]

Jusqu’à quel point ces étudiants sont-ils exceptionnels? Ceux qui sont restés pour les stages n’avaient pas peur de s’attaquer à des sujets de recherche couvrant toute la physique théorique. Par exemple, un participant s’est intéressé à l’intrication dans les chaînes de spins. Un autre a étudié la formation et le comportement des galaxies et des amas galactiques.

Ces recherches sont si pointues que même leur titre exige parfois des explications. Charlie Cummings, qui est en dernière année d’un double baccalauréat spécialisé en mathématiques et physique à l’Université de la Californie à Berkeley, a travaillé sur un modèle d’univers à symétrie CPT pendant le programme.

« CPT signifie charge, parité et temps, dit-il. La symétrie CPT signifie qu’une inversion de toutes ces propriétés dans notre univers ne changerait rien aux lois de la physique et que tout continuerait de fonctionner normalement. » [traduction]

Madison Tindall, qui vit à Arthur, en Ontario, étudie la chimie physique à l’Université Trent de Peterborough. Au cours de son stage, elle a adopté une vision plus large de l’univers.

« J’étudie le fond cosmologique d'ondes gravitationnelles, en comparant des données sur les ondes gravitationnelles avec des fonds et cartes existants, dit-elle. Nous tentons de reproduire les résultats d’un article qui portait sur une question semblable. Si nous arrivons aux mêmes courbes, nous pourrons répéter le processus sur un autre fond ou une autre carte. » [traduction]

Tous les étudiants ont parlé des liens avec leurs pairs, même en étant dispersés dans le monde et reliés entre eux uniquement par Zoom.

« Même si nous sommes physiquement éloignés, je me sens proche des autres stagiaires ainsi que de mon directeur de recherches et mentor », dit Michelle Medina, de San Pedro Sula, au Honduras, qui étudie actuellement à l’Université Drury de Springfield, dans le Missouri. « C’est agréable de parler à des gens qui, partout dans le monde, ont les mêmes intérêts que moi, mais une expérience différente à cause de leur parcours académique. » [traduction]

Shawna Skelton, qui fait un baccalauréat spécialisé en physique à l’Université de Winnipeg, déclare : « Je suis impressionnée par la culture de travail de l’Institut Périmètre et par la manière dont les responsables et les directeurs de recherche ont su s’ajuster aux complications liées à des cours et à des stages en ligne. » [traduction]

Le but ultime de l’École d’été de l’Institut Périmètre pour étudiants de 1^er cycle est d’aider des étudiants exceptionnels tels que ceux-ci à devenir progressivement des chercheurs. Cette transition peut parfois sembler périlleuse.

Charlie Cummings l’exprime ainsi : « J’ai l’impression d’avoir beaucoup de liberté dans mon projet, ce qui est à la fois bon et mauvais. C’est bon parce que je peux faire ce qui selon moi est intéressant et en vaut la peine, mais je ne sais pas toujours ce sur quoi il vaut la peine de s’attarder. Cela pourrait être le talent le plus important pour un physicien théoricien, et c’est donc une bonne chose que j’en prenne conscience maintenant! » [traduction]

Transformer des étudiants en scientifiques est l’objectif fondamental de tout le Bureau des programmes d’enseignement de l’Institut Périmètre. Le succès du programme de 1^er cycle en ligne apporte donc un bénéfice inattendu : c’est un galop d’essai pour le programme intensif de maîtrise PSI.

« Non seulement le travail acharné des participants nous a-t-il permis d’offrir cet été un programme de 1^er cycle de tout premier ordre, dit James Forrest, mais il a été riche d’enseignements alors que nous avons la tâche immense d’organiser entièrement en ligne le semestre d’automne du programme PSI. » [traduction]

Autrement dit, la mer est peut-être encore houleuse, mais les étudiants de l’Institut Périmètre vont de l’avant à plein régime.