Saviez-vous que ces 13 innovations en physique sont canadiennes?

Nous nous limitons ici aux innovations canadiennes dans le domaine qui nous est le plus cher : la physique.

Nous avons dressé cette liste avec l’aide de David Johnston, gouverneur général du Canada, qui a collaboré avec Tom Jenkins, dirigeant d’une entreprise de technologie, à la rédaction de l’ouvrage Ingénieux : innovations canadiennes qui ont rendu le monde meilleur. (Visionnez l’entrevue de David Johnston accessible à la fin de cet article.)

Combien de ces innovations canadiennes en physique connaissiez-vous?

La notion d’atome de recul
Harriett Brooks — étudiante d’Ernest Rutherford, pionnier de la physique nucléaire — a réalisé de nombreuses découvertes cruciales en physique. La plus importante est peut-être la notion d’atome de recul, qui a contribué à jeter les bases de la future science nucléaire.
 

La diffusion des neutrons
Alors qu’il travaillait au laboratoire nucléaire de Chalk River, en Ontario, dans les années 1950, le physicien Bertam Brockhouse a mis au point une méthode efficace d’analyse des propriétés de la matière. Cette méthode, la diffusion des neutrons, lui a valu un prix Nobel et est utilisée encore aujourd’hui en physique de la matière condensée.
Image : Laboratoires de Chalk River, Flickr
 

La théorie du transfert électronique
Né à Montréal, Rudolf Marcus a remporté un prix Nobel en 1992 pour ses travaux avant-gardistes visant à formuler mathématiquement comment l’énergie totale d’un système de molécules se transforme pour déclencher le passage d’un électron d’une molécule à une autre. Cette percée a ouvert la voie à des découvertes sur les polymères, la photosynthèse, la corrosion, etc.
 

Les étoiles « zombies »
Que se passe-t-il lorsque des étoiles meurent? Certaines deviennent des mortes-vivantes : des régions bizarres et denses de l’espace, aux propriétés physiques étranges. Victoria Kaspi, de l’Université McGill, à Montréal, a fait des observations révolutionnaires de pulsars et de magnétars, ce qui lui a valu la prestigieuse médaille d’or Herzberg.
Image : NASA, ESA et K. Noll (STScl)
Remerciements : The Hubble Heritage Team (STScl/AURA)
 

La lampe à incandescence
Image universelle d’une idée lumineuse, la lampe à incandescence a été inventée en 1874 par un duo improbable de Toronto — l’étudiant Henry Woodward et l’hôtelier Matthew Evans. Ils ont fait breveter leur idée, mais comme ils avaient de la difficulté à obtenir du financement, ils ont cherché un acheteur pour leur brevet. Cet acheteur a été Thomas Edison, qui a par la suite illuminé le monde.
 

La masse du neutrino
Dans une mine de Sudbury, en Ontario, à 2 kilomètres de profondeur, une équipe de physiciens dirigée par Arthur B. McDonald a résolu un problème-clé de l’univers : Où vont les neutrinos qui viennent du Soleil? L’équipe de l’Observatoire de neutrinos de Sudbury a déterminé que les neutrinos oscillent entre 3 variétés et qu’ils ont une masse — découverte qui a mérité à ses auteurs un prix Nobel en 2015.
 

La radiothérapie
Dans les années 1950, Sylvia Fedoruk et Harold Johns, de l’Université de la Saskatchewan, ont utilisé des rayons gamma émis par le cobalt 60 pour attaquer des tumeurs malignes. Les techniques de radiothérapie qu’ils ont mises au point sous-tendent des traitements contre le cancer appliqués encore aujourd’hui pour sauver des vies.
 

L’hélium liquide
En 1920, à l’Université de Toronto, Gordon Shrum, étudiant en physique, et le professeur John McLennan ont entrepris de liquéfier de l’hélium — exploit qui avait été réalisé une seule fois auparavant. Heureusement, Gordon Shrum, qui revenait de la Première Guerre mondiale, était habitué aux explosions, car il y en a eu quelques-unes au laboratoire. En 1923, MM. Shrum et McLennan ont trouvé un moyen de faire de l’hélium liquide presque sur demande, ce qui a permis des progrès en physique des basses températures, notamment les matériaux supraconducteurs et l’IRM.
 

La spectroscopie moléculaire
Dans les années 1950 et 1960, le physicien canadien Gerhard Herzberg a trouvé un moyen d’étudier comment, dans certaines réactions chimiques, des molécules se décomposent et libèrent des « radicaux libres », qui se combinent rapidement pour former de nouvelles molécules. Herzberg a cartographié les radicaux libres à l’aide de calculs de mécanique quantique et de la spectroscopie, ce qui lui a valu un prix Nobel en 1971.
 

Le synthétiseur
Après avoir contribué à la mise au point des premiers radars, le physicien canadien Hugh Le Caine s’est tourné vers l’esthétique sonore. Mettant à profit des techniques du radar et de la physique atomique, il a créé le premier synthétiseur à tension variable. Il l’a appelé la « saqueboute électronique », du nom d’un trombone de l’époque de la Renaissance.
Image : Musée canadien des sciences et de la technologie
 

Les amas globulaires d’étoiles
Helen Battles Sawyer Hogg a été une pionnière de l’étude des amas globulaires et des étoiles variables. Elle a catalogué des milliers d’objets astronomiques, nous aidant à mieux connaître la taille, l’âge et la structure de la Voie lactée. L’astéroïde 2917, découvert en 1980, a été renommé en 1984 l’astéroïde Sawyer-Hogg en son honneur.
 

Le modèle standard
Le physicien canadien Richard Taylor faisait partie d’une petite équipe qui, au début des années 1960, a cherché à déterminer la composition des atomes. À l’aide d’un puissant accélérateur, l’équipe a provoqué des collisions de protons et de neutrons, prouvant ainsi l’existence des quarks. Richard Taylor, de même que ses collègues Jerome Friedman et Henry Kendall, ont remporté un prix Nobel en 1990 pour avoir découvert « un nouveau barreau dans l’échelle de la création ».
 

Le microscope électronique
En 1938, James Hillier et Albert Prebus, doctorants à l’Université de Toronto, ont conçu une méthode pour mettre au foyer un faisceau d’électrons sur des objets, grossissant ces derniers de 7 000 fois (contre 2 000 pour les microscopes optiques standard). Quelques années plus tard, ils ont inventé la variante à balayage, qui crée une image visible sur un écran.
 

Le gouverneur général David Johnston est récemment venu à l’Institut Périmètre pour parler de son livre sur l’innovation canadienne et l’importance de la recherche fondamentale. Visionnez l’entrevue qu’il a accordée :

Une nation d’innovation : le gouverneur général David Johnston à l’Institut Périmètre