A L`INTÉRIEUR DE L`INSTITUT PERIMETER

PRÉFACE
A L’INTÉRIEUR DE L’INSTITUT PERIMETER
« Chaque percée importante en science est née d’une imagination audacieuse. »
– John Dewey
« Peu importe la beauté de votre théorie et peu importe que vous soyez brillant; si ça ne passe pas
le stade de l’expérimentation, c’est que vous faites fausse route. »
– Richard P. Feynman
Nous avons été ravis d’accepter l’invitation de préparer cette édition thématique de La Physique au Canada et nous espérons que
vous apprécierez cet aperçu des différentes activités de recherche
de l’Institut Perimeter (PI).
Depuis ses débuts, l’espace-temps et la théorie des quanta ont été
au cour des recherches de PI. Bien que ces sujets puissent vous
sembler abstraits au premier abord et un peu éloigné du monde tel
qu’on le connaît, nous souhaitons qu’au fil de ces pages vous
voyiez qu’à PI nous avons toujours pour maxime que la nature et
l’expérimentation sont le meilleur guide du théoricien.
Une des caractéristiques uniques de l’Institut est son groupe
ouvrant sur les fondements quantiques. Rob Spekkens et Lucien
Hardy expliquent avec éloquence les enjeux de leur domaine, en
décrivant à la fois les motivations et les impacts de ces recherches. Parmi celles-ci, on souligne la récente confirmation expérimentale du paradoxe de Hardy par des groupes aux universités de
Toronto et d’Osaka, qui avec le temps pourraient engendrer des
applications pratiques. Christopher Fuchs présente aussi sa perspective sur une toute nouvelle approche sur le décodage des
énigmes de la mécanique quantique à l’aide de la théorie des
probabilités bayésienne.
La science de l’information quantique a émergé en tant que ramification des fondements quantiques; son essor actuel nous promet
de nouvelles technologies qui pourraient transformer notre
société. PI a joué un rôle déterminant dans le lancement de
l’Institute for Quantum Computing (IQC) à l’université voisine de
Waterloo, deux partenaires avec lesquels PI jouit de solides relations synergiques. Dans deux des articles de cette édition, nous
pouvons constater la synergie existant entre l’information quantique et les autres champs de la physique théorique. Dans leur article, Urbasi Sinha, Raymond Laflamme et leurs collègues de l’IQC
présentent un compte rendu de leur expérience à triples faisceaux
au cours de laquelle ils ont vérifié les principes de base de la
mécanique quantique en réponse à une demande de Rafael Sorkin
de PI. Un peu plus loin, vous pourrez lire l’article de Daniel
Gottesman dans lequel il décrit comment son travail sur les classes de complexité algorithmiques quantiques lui a fourni des résultats inattendus sur les verres de spin.
À l’égard du thème de l’espace-temps, cher à PI, nous présentons
deux premiers rapports totalement différents traitant des astres
occlus. Considérés à une certaine époque comme un jouet exotique dans le terrain de jeu des théoriciens, ces phénomènes de
gravité ultra puissante sont devenus le cheval de bataille des astrophysiciens modernes. Dans leur article, Luis Lehner et Latham
Boyle décrivent de nouvelles observations astrophysiques qui
pourraient nous dévoiler davantage sur les astres occlus grâce à
leur impact sur la lumière et aux gaz emprisonnés au sein de leurs
immenses champs gravitationnels. En contraste, Bill Unruh, l’un
des titulaires émérites de la chaire de recherche de PI, souhaite
dompter ces dynamos dans sa « baignoire ». Son article raconte
remarquablement bien comment ses expériences entreprises dans
un bassin d’eau pourraient fournir une meilleure compréhension
de la radiation de Hawking qui s’échappe des astres occlus et
peut-être même de la gravité quantique.
Bien que la gravité quantique explore la notion d’espace-temps à
une échelle infiniment petite, Lee Smolin et Sabine Hossenfelder
décrivent comment nous pourrions néanmoins y trouver des
empreintes de nature quantique en physique des courtes distances
par le biais d’expériences au cours desquelles on mesure le
phénomène à des échelles cosmologiques. De la même façon, les
expériences cosmologiques nous fournissent de précieux indices
concernant la physique de l’univers à son stade primaire, qui de
leurs côtés peuvent nous fournir des pistes sur la théorie ultime de
la nature. Avec cette motivation, Cliff Burgess décrit comment il
pourrait trouver des empreintes de la théorie des cordes par le
biais de son impact sur l’inflation cosmique.
L’énergie sombre et l’accélération actuelle de l’univers présentent
une des plus grandes énigmes de la cosmologie actuelle. Elles
procurent des indices vitaux à l’endroit de la théorie ultime et supposent une approche radicalement remodelée de la théorie standard en cosmologie, de la théorie sur la gravité de Einstein, ou des
deux. Niayesh Afshordi souligne ses propres travaux à l’endroit
d’un regard nouveau sur la gravité à de grandes échelles,
lesquelles ont des signatures cosmologiques intrigantes. Les
théoriciens des particules Maxim Pospelov et Brian Batell nous
relatent de passionnantes nouvelles propositions sur les propriétés
de la matière noire, l’autre grande énigme qui domine les
phénomènes de grande envergure dans notre univers et qui pourrait expliquer plusieurs nouveaux résultats d’observations assez
curieux.
La physique des particules entre dans une ère particulièrement
passionnante au moment où le grand collisionneur de hadrons
(LCN) du CERN commence à explorer les nouvelles frontières de
l’énergie en physique. Michael Trott nous dévoile la perspective
d’un théoricien à l’égard des motivations, des défis et de possibles
découvertes pour la physique que pourrait générer le LCN.
Freddy Cachazo pour sa part nous décrit son travail dans le
domaine de la théorie sur les fondements quantiques, lequel a
fourni, alors qu’on ne s’y attendait pas, de nouveaux outils permettant l’analyse des futures expériences en accélération. Alex
Buchel, Rob Myers et Aninda Sinha nous relatent comment des
techniques originales développées dans le cadre de la théorie des
cordes nous permettront de comprendre une nouvelle phase
remarquable de la matière nucléaire.
L’élément vital de la physique, on le sait, est l’humain, surtout nos
jeunes gens talentueux. John Berlinsky nous propose un texte
concernant le programme de bourses d’études internationales de
l’Institut Perimeter (PSI), un cours novateur de formation en
recherches pour étudiants de troisième cycle lancé à l’automne
2009. Au moment où vous lisez cette édition, le premier groupe
de 28 étudiants venant de 16 pays ont obtenu leurs diplômes. Avec
le PSI nous tentons de revigorer la formation de jeunes théoriciens
et les premiers résultats de notre expérience sont très prometteurs.
À part la recherche, une autre partie très importante de la mission
de PI est de partager la joie et la puissance de la découverte
scientifique avec la communauté élargie par l’entremise de
programmes éducatifs et d’événements; et Greg Dick et
John Matlock expliquent pourquoi c’est si important.
Nous souhaitons que vous appréciez cette incursion au sein de
l’Institut Perimeter.
Bonne lecture!
– Rob Myers et Neil Turok, Rédacteurs honoraires
68 C LA PHYSIQUE AU CANADA / Vol. 66, No. 2 ( avr. à juin 2010 )