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Retour sur l’année 2015

L’Institut Périmètre revient sur une année lumineuse en sciences.

Le début d’une année brillante

L’année a commencé avec une averse de photons sur Paris, alors que l’Organisation des Nations Unies lançait l’Année internationale de la lumière et des techniques utilisant la lumière. L’Institut Périmètre a célébré la chose en diffusant 20 faits lumineux et éclairants sur la lumière :


Dans un arc-en-ciel double, la lumière est réfléchie deux fois à l’intérieur de chaque goutte d’eau, et les couleurs de l’arc extérieur sont à l’inverse de l’ordre habituel. VIBUJOR ou ROJUBIV?


 

La chasse est ouverte

Février nous a rappelé que les percées scientifiques peuvent être parfois trompeuses. Plus tôt, les chercheurs de l’équipe du télescope BICEP2 avaient révélé ce qu’ils croyaient être le premier signe de l’existence d’ondes gravitationnelles primitives. Mais une inspection plus approfondie a montré que le phénomène observé était dû à de la poussière cosmique. « La science est évolutive et se corrige elle-même » [traduction], a alors déclaré Neil Turok, directeur de l’Institut Périmètre.

Mais la recherche d’ondes gravitationnelles – l’une des dernières conséquences non encore prouvées de la relativité générale – se poursuit : le LIGO avancé est entré en service cette année, et l’Agence spatiale européenne a lancé la mission LISA Pathfinder, qui devrait tester des composantes d’un possible futur détecteur spatial d’ondes gravitationnelles. (Résultat inattendu : Alors qu’il cherchait une meilleure manière de concevoir une expérience de détection d’ondes gravitationnelles, le cosmologiste Latham Boyle, professeur à l’Institut Périmètre, pourrait avoir découvert une nouvelle forme de cristal.)


 

Hommage aux femmes en physique

Dans l’histoire de la physique, les femmes ont été souvent négligées. C’est pourquoi, à l’occasion de la Journée internationale de la femme, célébrée le 8 mars, l’Institut Périmètre a ajouté à ses initiatives Emmy-Noether un numéro spécial de la série Slice of PI (Tranche d’IP) pour honorer certaines des femmes étonnantes – d’Hypatie d’Alexandrie à Hedy Lamarr – qui ont apporté d’immenses contributions à la science.


Fabiola Gianotti (1960-)
Physicienne des particules, première femme directrice générale du CERN (à compter de 2016)
Fabiola Gianotti a d’abord étudié en arts et en philosophie, parce qu’elle aimait poser de grandes questions. Puis elle a été conquise par la physique, parce que celle-ci donne de grandes réponses. Elle est maintenant une chercheuse de premier plan dans le plus grand laboratoire de physique des particules de la planète.


 

Super journée du nombre π

Une semaine plus tard il y a eu un événement qui n’arrive qu’une fois par siècle : une « super journée du nombre π », dont les premiers chiffres sont 3,1415. En effet, le 14 mars 2015 s’écrit 3/14/15 selon la convention d’écriture américaine. À cette occasion, l’Institut Périmètre a fait équipe avec le comédien Matt Parker pour produire une vidéo montrant une compétition amicale à l’IP autour du nombre π.


Compétition autour du nombre π à l’Institut Périmètre


 

De nouvelles fenêtres ouvertes sur l’univers

Pendant toute l’année, des chercheurs de l’Institut Périmètre se sont attaqués à certaines grandes questions, parfois de manière inattendue.

Le postdoctorant Michal P. Heller a combiné la théorie des cordes et l’hydrodynamique pour aider à décrire le plasma quark-gluon ultrachaud qui a existé pendant un court moment après le Big Bang.

Une équipe dirigée par le professeur Luis Lehner a mis à l’épreuve l’idée admise depuis longtemps que la gravité ne peut pas être turbulente – et a découvert qu’elle peut en fait l’être. « En l’espace de quelques années, nous sommes passés de doutes sérieux sur la possibilité que la gravité puisse être turbulente, à un degré assez élevé de confiance quant à l’existence de telles turbulences. » [traduction], a déclaré M. Lehner.

Nous avons obtenu un aperçu de la turbulence unique qui alimente les explosions d’étoiles, grâce à la modélisation informatique créée par Erik Schnetter, informaticien scientifique de l’Institut Périmètre, dans le cadre d’un projet d’équipe qui étudiait les jets émis à une vitesse voisine de celle de la lumière par des étoiles en fin de vie.

En décembre, le premier signe tangible des champs magnétiques qui contribuent à la croissance des trous noirs a été détecté près de Sagittaire A*, le trou noir situé au centre de la Voie lactée. Cette découverte a été faite à partir de données du télescope EHT (Event Horizon Telescope – Télescope horizon des événements). Selon Avery Broderick, professeur associé à l’Institut Périmètre, elle fait passer du domaine de la spéculation théorique à celui des faits expérimentaux notre compréhension des mécanismes de croissance des trous noirs.

Une collaboration inattendue a été déclenchée lorsque deux chercheurs de l’Institut Périmètre travaillant à deux étages l’un de l’autre se sont rendu compte qu’ils s’attaquaient à un même problème sous des angles différents. Il en est résulté une série d’articles montrant que l’entropie d’intrication aux coins de treillis fortement corrélés peut constituer un lien universel entre des systèmes très différents – et pourrait bientôt fournir un outil permettant de comparer des théories de types différents.


 

Le monde de la physique converge à l’Institut Périmètre


Convergence
Juin 2015
Commanditaire principal : BMO
 
La recherche de voies innovatrices du progrès scientifique a pris une grande importance en 2015 à l’Institut Périmètre. Celui-ci a organisé la conférence Convergence, réunion de 250 théoriciens et expérimentateurs qui a aussi constitué la première réunion d’anciens de l’Institut Périmètre.

Quatre jours d’exposés, de tables rondes et de débats, et beaucoup de café, ont permis à ces chercheurs de découvrir des liens entre des domaines disparates ainsi que d’évaluer de manière rigoureuse des travaux en cours et à venir.

Ian O’Neill, de Discovery News, animateur de la table ronde de clôture, a décrit cette rencontre de manière éloquente : « Je n’ai jamais vu un groupe de personnes être aussi excitées par le fait d’ignorer quelque chose. » [traduction]

Les chercheurs en sont sortis avec un sentiment palpable d’enthousiasme et le désir ardent de continuer d’explorer les idées avancées pendant la conférence Convergence. Vous pouvez visionner tous les exposés, read the blogue, et lire des entrevues avec certains des participants.

Pendant la conférence, l’Institut Périmètre a aussi fait de chaleureux adieux à la 6e promotion du programme PSI (Perimeter Scholars International – Boursiers internationaux de l’Institut Périmètre), le programme de maîtrise exclusif de l’Institut.


 

L’excellence reconnue

Des chercheurs de l’Institut Périmètre se sont mérité certains prix majeurs au cours de l’année 2015. Le professeur Lee Smolin et sa collaboratrice Marina Cortês ont été en janvier les premiers lauréats du prix Buchalter de cosmologie.

Pedro Vieira a obtenu une bourse de recherche Sloan ainsi que la médaille Gribov 2015. Kendrick Smith, Philip Schuster et et Itay Yavin ont reçu des bourses de nouveau chercheur du gouvernement de l’Ontario.

Peu de prix toutefois surpassent le prix Nobel, et l’Institut Périmètre a été ravi d’apprendre qu’Art McDonald, membre du conseil d’administration de l’Institut, a reçu cette année le prix Nobel de physique pour avoir dirigé l’expérience SNOLAB, qui a permis de découvrir les oscillations du neutrino et de montrer que cette particule a une masse. Art McDonald a obtenu ce prix conjointement avec Takaaki Kajita, qui a dirigé l’expérience Super-Kamiokande au Japon.

Quelques semaines plus tard, M. McDonald a conclu une année exceptionnelle en partageant avec 5 autres équipes le prix de physique fondamentale de 3 millions de dollars accordé par la Fondation des Prix du progrès scientifique (Breakthrough Prize Foundation).


PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2015


 

Des ateliers d’été alimentent la créativité pédagogique

En plein cœur de l’été, l’Institut Périmètre a envoyé 40 enseignants du secondaire dans un magasin Dollarama et 40 élèves du secondaire à une grande profondeur sous terre, dans le but de faire découvrir la passion de la science à la prochaine génération de grands penseurs. Les élèves du secondaire étaient venus du monde entier pour participer à l’École d’été internationale pour jeunes physiciens et physiciennes, qui comprenait une visite du laboratoire souterrain SNOLAB. Les enseignants ont découvert des manières fantastiques (et peu coûteuses) d’enseigner pendant l’atelier annuel EinsteinPlus.


Rapidité et simplicité en physique : Démonstrations à l’aide d’objets achetés chez Dollarama


 

Accueil de nouveaux professeurs et titulaires de chaire


Les nominations se sont poursuivies avec l’annonce de 3 nouvelles chaires de recherche de l’Institut Périmètre : la chaire Gluskin-Sheff-Freeman-Dyson de physique théorique, dont le titulaire est Freddy Cachazo; la chaire Clay-Riddell-Paul-Dirac de physique théorique, dont le titulaire est Pedro Vieira; la chaire Richard-P.-Feynman, dont le titulaire est Paul Steinhardt. Une quatrième chaire, la chaire James-Clerk-Maxwell, dont le titulaire est le spécialiste de la matière condensée Subir Sachdev, a été financée par Cenovus Energy.

L’Institut a de plus accueilli un nouveau professeur en la personne de Max Metlitski, chercheur dans le domaine de la matière condensée, qui était auparavant à l’Institut Kavli de physique théorique, ainsi que 3 nouveaux professeurs associés : Alexander Braverman (physique mathématique), Markus Mueller (information quantique) et Ue-Li Pen (cosmologie).


 

Les équations de Maxwell ont 150 ans

Cette année a en outre été celle du 150e anniversaire des équations de Maxwell, qui décrivent comment les champs électrique et magnétique sont produits et sont altérés l’un par l’autre ainsi que par des charges et des courants. Dans sa conférence publique prononcée en septembre, Neil Turok, directeur de l’Institut Périmètre, a qualifié ces équations de la « plus grande découverte en physique de tous les temps ». Ce sont essentiellement ces travaux qui ont donné naissance à la physique moderne.

« Avant les équations de Maxwell, les gens ne se rendaient même pas compte de l’existence d’ondes radio, a déclaré M. Turok. C’est l’une de ces idées simples qui ont finalement des répercussions et une universalité incroyables. En physique, on pourrait dire que tout est onde. » [traduction]


L’étonnante simplicité de tout – Conférence publique de Neil Turok


 

Les 100 ans de piliers de la physique

Cette année a aussi marqué le centenaire de l’explication spectaculaire fournie par Albert Einstein des lois de la gravitation, la théorie de la relativité générale, et le centenaire de l’élaboration des théorèmes révolutionnaires d’Emmy Noether, qui établissent un lien mathématique entre les symétries de la nature et des lois de conservation. Ces travaux audacieux et brillants sous-tendent encore aujourd’hui une grande partie de la physique théorique.


Albert Einstein a présenté ses équations des champs à l’Académie prussienne des sciences en novembre 1915, déclenchant la révolution de la relativité générale.

Voyez le numéro de la série Slice of PI (Tranche d’IP) sur la relativité générale de A à Z.


 

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