Le dévoilement de l’anneau photonique, de nouvelles études sur la matière quantique, la quête continue de la matière sombre, la formation d’enseignants, le retour des conférences publiques de l’Institut Périmètre, des étudiants qui atteignent de nouveaux sommets.

Au cas où cela vous aurait échappé, voici ce qui s’est passé dans le Périmètre.

Plongez au cœur du Périmètre

Chong Wang, Yin-Chen He et Liujun Zou, chercheurs à l’Institut Périmètre, plongent dans les possibilités des liquides de spin quantiques — nouveaux états de la matière dont les propriétés pourraient aider à réaliser la supraconductivité à haute température, qui permet à des matériaux de transporter de l’électricité avec une résistance nulle même aux températures ambiantes habituelles.

Des nuages de particules appelées bosons ultralégers pourraient se former autour de trous noirs en rotation. Certains de ces nuages peuvent exploser lorsqu’ils deviennent suffisamment gros. William East et Junwu Huang, professeurs à l’Institut Périmètre, croient que ces explosions pourraient agir comme expériences naturelles de physique des particules, avec des implications sur la quête de la matière sombre.

L’anneau clair représente les photons qui tournent derrière le trou noir à cause de son intense gravité, et les courbes de niveau montrent l’empreinte de la région où se forme un puissant jet.[/caption]

Maintenant que nous avons obtenu les premières images de trous noirs, des chercheurs comme Avery Broderick les travaillent pour faire ressortir de nouveaux détails tels que l’« anneau photonique », phénomène prédit par des théories de la gravité. « Nous avons éteint le projecteur pour voir les lucioles », explique M. Broderick à propos de la méthode employée pour isoler l’anneau photonique du bruit qui entoure le trou noir. Renseignez-vous davantage sur ces recherches en lisant les articles parus dans Space.com, Physics World et Cosmos.

Robert Spekkens, professeur à l’Institut Périmètre, fait équipe avec Kevin Resch, de l’Institut d’informatique quantique de l’Université de Waterloo, pour tester la causalité en mécanique quantique. À l’aide d’expériences de Bell menées avec des particules intriquées, les deux chercheurs ont testé divers modèles causaux pour voir si ces derniers pouvaient prédire les résultats expérimentaux. En recherchant des cas de « surajustement », MM. Spekkens et Resch ont pu éliminer des modèles causaux qui correspondent aux données mais qui ne fournissent pas la meilleure explication possible des résultats.

Plusieurs boursières Simons-Emmy-Noether ont séjourné à l’Institut Périmètre cette année. C’est le cas de la physicienne expérimentatrice Urbasi Sinha, qui travaille avec des théoriciens de l'Institut Périmètre sur la superposition, sur des tests de la règle de Born et sur des applications de l’informatique quantique. Une autre boursière Simons-Emmy-Noether, Malena Tejeda-Yeomans, cherche à comprendre la nature du plasma quark-gluon, matière de forte densité qui existait après le Big Bang mais avant que les atomes ne puissent se former.

Autres nouvelles

Une nouvelle équipe comprenant des chercheurs de l’Institut Périmètre, de l’Université d’État de New York à Stony Brook et de l’Université Northwestern a montré comment le projet LSST (Legacy Survey of Space and Time – Relevé patrimonial de l’espace et du temps) de l’Observatoire Vera-Rubin pourrait fournir des réponses dans la recherche de matière sombre.

Utilisons-nous le bon système de numération pour comprendre l’univers? Latham Boyle et Cohl Furey, ancienne étudiante diplômée à l’Institut Périmètre, croient qu’un système de nombres à 8 dimensions, appelés octonions, pourrait remplacer de manière prometteuse nos outils mathématiques habituels. Voir l’article publié dans le New Scientist.

Un nouveau financement a été annoncé pour des travaux de recherche sur la cybersécurité quantique dirigés par Michele Mosca. Voir l’article publié dans The Waterloo Region Record.

Est-il possible de remplacer l’unitarité par l’isométrie en physique quantique? Bianca Dittrich fait partie des scientifiques qui croient que cette avenue de recherche mérite d’être explorée. Voir l’article publié dans Quanta Magazine.

Distinctions

Kevin Costello, titulaire de la chaire Krembil-William-Rowan-Hamilton[/caption]

Kevin Costello a obtenu le prix John-L.-Synge de la Société royale du Canada pour ses travaux sur les mathématiques qui sous-tendent la théorie quantique des champs. M. Costello est titulaire de la chaire Fondation-Krembil-William-Rowan-Hamilton à l’Institut Périmètre. Ses recherches ont dévoilé de nouvelles structures mathématiques reliant la théorie de la représentation, la géométrie et la théorie des champs, et qui ont des liens étroits avec la physique des particules, la théorie de la matière condensée et la cosmologie de l’univers primitif.

L’équipe de l’Expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène (CHIME pour Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) — qui comprend Kendrick Smith et Ue-Li Pen, tous deux de l’Institut Périmètre — a obtenu le Prix Brockhouse du Canada pour la recherche interdisciplinaire en sciences et en génie.

Formation

Cet été, 62 étudiants du monde entier ont suivi le programme en ligne PSI Start, cours intensif en physique théorique conçu pour des étudiants à la veille de leur dernière année d’un programme de 1^er cycle universitaire. De plus, 11 étudiants de 8 pays sont venus en personne à l’Institut Périmètre, à titre de stagiaires du programme PSI Start. Ils ont eu l’occasion de travailler de près avec des chercheurs de l’Institut. L’expérience a été « vraiment particulière », selon Rahul Balaji, l’un des stagiaires.

Ce fut aussi une année remarquable pour le programme de bourses postdoctorales des instituts Fields, AIMS et Périmètre. Ce programme est conçu pour faire progresser la science en Afrique et dans le monde en soutenant des chercheurs africains. Cette année, les 3 instituts ont annoncé que le programme sera prolongé pour 5 années supplémentaires, jusqu’en 2027. Ali Assem Mahmoud, originaire du Caire, en Égypte, et l’un des boursiers de 2021-2022, a séjourné à l’Institut Périmètre.

Diffusion des connaissances

C’est comme un « Disney World pour enseignants de physique », déclare Tanya Skelhorn, enseignante et participante à EinsteinPlus, le camp intensif de l’Institut Périmètre pour enseignants de physique venus du Canada et du monde entier. C’est un programme de perfectionnement professionnel qui plonge les enseignants au cœur des pratiques pédagogiques exemplaires en même temps que des recherches actuelles en physique.

Entre-temps, des élèves du secondaire du monde entier ont participé cette année à l’ISSYP, programme en ligne d’initiation à la physique fondamentale. Depuis le début du programme il y a 20 ans, plus de 900 élèves de 60 pays ont participé à l’ISSYP. Cette année, Timothy Hsieh, professeur à l’Institut Périmètre et l’un des anciens de l’ISSYP, a présenté à titre de conférence principale une introduction à la physique quantique.

Un spectacle sur la matière sombre! Pour la première fois depuis le début de la pandémie, l’Institut Périmètre a accueilli une conférence publique en personne (et en ligne), en collaboration avec l’Institut canadien de recherche en physique des astroparticules Arthur-B.-McDonald. Katie Mack, de l’Institut Périmètre, et Ken Clark, de l’Institut McDonald, ont fait équipe pour plonger l’auditoire au cœur de l’état actuel des recherches sur la matière sombre. Si vous avez manqué cette activité, vous pouvez la visionner dans Youtube.

Choses amusantes et trésors de nos archives

Les tableaux noirs sont omniprésents à l’Institut Périmètre, et ils sont bien utilisés avec le retour de conférences en personne après plus de 2 ans d’arrêt. Revoyez The Living Chalkboard (Le tableau noir vivant), performance artistique inspirée par la physique et réalisée par Alexa Meade, anciennement artiste en résidence à l’Institut Périmètre. Visionnez la vidéo jusqu’à la fin pour voir le résultat hallucinant mettant en vedette le professeur Laurent Freidel et la chargée de cours Lauren Hayward.

Voici d’autres productions de l’Institut Périmètre pour accompagner cette œuvre d’art : 8 haikus géniaux et poétiques sur la physique.