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Les gens de l’IP — Will East, attiré par la gravité

Voici comment l’une des plus grandes découvertes de la science récente a amené une jeune étoile montante de la recherche vers de nouveaux horizons.

On pourrait dire que les astres étaient alignés pour l’astrophysicien Will East le 11 février 2016. Du moins les astres en collision.

C’est ce jour-là que l’une des découvertes les plus importantes en astrophysique depuis des décennies a été annoncée au monde, et que Will East a pris une décision qui allait modifier sa propre trajectoire.

Ce matin-là, Will East s’était levé à l’aube. Il était postdoctorant à l’Institut Kavli de physique des particules et de cosmologie à Stanford, en Californie, et il voulait visionner une conférence de presse webdiffusée depuis Washington, DC. Le décalage horaire l’obligeait à se lever tôt, mais selon certaines rumeurs cela allait en valoir la peine.

La rumeur voulait que LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – Observatoire d’ondes gravitationnelles par interféromètre laser) eût détecté la fusion de 2 trous noirs — régions de très forte gravité formées par l’effondrement d’étoiles — et mesuré les ondes de choc créées par la collision. C’est exactement le genre de phénomène que Will East étudiait et modélisait à titre de théoricien de la gravité forte. Si les rumeurs se confirmaient, ce serait une percée historique qui marquerait le domaine et orienterait les recherches à venir.

Mais ce n’était pas la seule chose qui occupait ses pensées. Il avait dans ses courriels 2 offres d’emploi, dont une bourse du directeur à l’Institut Périmètre. Le chercheur âgé de 30 ans a décidé de visionner la conférence de presse d’abord, puis de bavarder avec des collègues à propos de l’importance de l’annonce, et ensuite d’envoyer les courriels qui détermineraient la prochaine étape de sa carrière scientifique.

Peu avant 8 heures, il a rejoint des dizaines de collègues qui sirotaient leur café dans un auditorium de Stanford en attendant de visionner la conférence de presse. Sur l’écran géant, après les présentations et remerciements d’usage, Dave Reitze, directeur général du LIGO, a souri et prononcé 3 mots qui ont provoqué des applaudissements à Washington, à Stanford, à l’Institut Périmètre et ailleurs dans le monde entier où se tenaient des réunions semblables : « We did it. » (Nous avons réussi.)

Jour de décision

Après des décennies de planification et de construction de l’outil de mesure le plus sensible jamais inventé, l’équipe du LIGO avait détecté des ondulations de l’espace-temps créées par la fusion cataclysmique de 2 trous noirs. Les ondes gravitationnelles produites par cette fusion, et prédites un siècle plus tôt par Einstein (qui avait insisté pour dire qu’elles seraient trop faibles pour pouvoir jamais être mesurées dans une expérience), avaient activé le détecteur ultrasensible du LIGO en passant par la Terre pendant leur voyage de milliards d’années dans l’univers.

Will East
                         Will East au travail

« Cela semblait presque trop beau pour être vrai, tellement le signal du LIGO était clair et net, se rappelle M. East. Je ne suis peut-être pas objectif, mais je crois que la détection d’ondes gravitationnelles est la découverte la plus excitante que j’aie connue, peut-être la plus excitante que j’aurai vue de toute ma vie. Elle a marqué le début de l’astronomie des ondes gravitationnelles — domaine nouveau aux possibilités nouvelles. » [traduction]

Will East voyait que ces possibilités comprenaient l’utilisation des ondes gravitationnelles comme nouvel outil pour s’attaquer à de grandes questions d’astrophysique et de cosmologie, depuis les fondements de la relativité générale aux événements du commencement de l’univers.

Il savait que sa propre spécialité — l’utilisation d’outils numériques pour étudier la dynamique de l’espace-temps dans des phénomènes de gravité forte — pourrait servir de pont entre l’astronomie des ondes gravitationnelles et ces questions connexes. Il voulait être bien placé pour contribuer à la construction de tels ponts. C’est ainsi que, plus tard ce jour-là, Will East a envoyé une lettre d’acceptation là où il sentait qu’il pourrait accomplir le meilleur travail en ce début de l’ère des ondes gravitationnelles : l’Institut Périmètre.

« L’Institut Périmètre me faisait penser à une entreprise en démarrage décontractée, mais pour physiciens, poursuit-il. La conception du bâtiment, tous ces espaces de collaboration, le restaurant où tous mangent ensemble — c’est bien différent des autres endroits où l’on fait de la physique. » [traduction]

Cap vers le nord

Will East a déménagé à Waterloo avec sa femme à l’automne 2016 pour entrer en fonction comme boursier du directeur, poste de postdoctorant susceptible de devenir un poste au sein du corps professoral de l’Institut. Au bout d’un an de collaboration avec les chercheurs de l’Institut Périmètre, c’est exactement ce qui s’est produit : Will East est devenu membre du corps professoral de l’Institut et un membre important du nouveau pôle de recherche en cosmologie, le Centre de recherches de l’Institut Périmètre sur l’univers.

Travailler à l’Institut Périmètre, entouré de tableaux remplis d’équations, semble aller comme un gant à Will East, qui a appris tout seul les mathématiques quand il était enfant. Il était envoûté par les symboles ésotériques contenus dans les livres que son père, ingénieur informaticien et passionné de physique, apportait chez eux en Caroline du Nord.

Au début, il a été attiré vers les mathématiques pures par le plaisir de résoudre des problèmes difficiles (plaisir déclenché par sa participation à des camps de mathématiques pendant son adolescence). Mais au cours de ses études de 1er cycle, il a commencé à appliquer la rigueur mathématique à la compréhension des phénomènes physiques de l’immense et étrange univers. « Les mathématiques ont été une porte d’entrée dans la physique, dit-il. La physique étudie des choses tangibles, une réalité que nous côtoyons. » [traduction]

Il se considère chanceux de travailler en physique de la gravité forte au moment où ce domaine entre dans une période d’intense activité, avec des expériences comme celle du LIGO et d’autres, qui permettent de mesurer des phénomènes accessibles il y a encore peu de temps uniquement par la théorie pure.

Will East a l’impression d’être au bon endroit au bon moment, pour travailler sur les grandes questions qui le tiennent éveillé la nuit. « Les domaines de la physique ont leurs hauts et leurs bas, dit-il. Dans le cas de la gravité, l’ouverture de nouvelles avenues grâce aux ondes gravitationnelles constitue une formidable occasion. Nous commençons seulement à voir des choses inattendues. Je me sens vraiment chanceux d’avoir poussé ma curiosité jusqu’à ce point. » [traduction]

Les ondes gravitationnelles : une nouvelle fenêtre sur l’univers – William East

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