ARCHIVÉ - Un scientifique du CNRC gagne un prix prestigieux pour avoir révolutionné la mécanique de l'extrêmement petit

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Le 06 mai 2006— Ottawa (Ontario)

Le physicien expérimental Paul Corkum, du CNRC, a connu une année extraordinaire. Remporter le prestigieux Prix Killam du Canada (100 000 $) en sciences naturelles couronne en effet une ribambelle de récompenses reçues au cours de la dernière année. Ce prix fait de lui l'auteur d'un très grand pas vers la compréhension du fonctionnement interne des molécules.

M. Paul Corkum aime démonter les choses. Même si son doctorat porte sur la physique théorique, M. Corkum avoue être un expérimentateur dans l'âme. Fasciné par le fonctionnement interne de presque tout, il a un jour démonté complètement le moteur de son automobile, l'a remonté, et il fonctionnait toujours.

Raconter cette histoire lui a ouvert les portes du CNRC en physique expérimentale. Vingt-cinq ans ont passé et les expérimentations de M. Corkum lui ont permis de remporter un grand succès, à la différence qu'il démonte et remonte des atomes.

Ces recherches de pointe et les efforts déployés par M. Corkum au cours de sa carrière pour mieux comprendre les éléments les plus infimes de la matière de notre univers lui ont valu le Prix Killam de 2006 en sciences naturelles. Cette bourse de 100 000 $ récompense les plus brillants érudits du Canada et constitue en quelque sorte notre prix Nobel. C'est dire...

De gauche à droite : Laurent Lapierre, membre du Conseil d'administration du Conseil des arts; Paul Corkum, scientifique du CNRC; George Cooper, fiduciaire principal des Fiducies Killam; John Oliver, Premier vice-président, région de l'Atlantique, Banque Scotia.
De gauche à droite : Laurent Lapierre, membre du Conseil d'administration du Conseil des arts; Paul Corkum, scientifique du CNRC; George Cooper, fiduciaire principal des Fiducies Killam; John Oliver, Premier vice-président, région de l'Atlantique, Banque Scotia.

M. Corkum n'a pas seulement saisi le tout premier cliché d'un électron en orbite autour de son noyau. Il a surtout créé le modèle théorique qui lui a permis de le faire. Il a ainsi inventé une méthode révolutionnaire qui émet une pulsation lumineuse d'une vitesse jusqu'à présent inégalée.

Cette technique permet de mesurer des périodes d'une attoseconde, c'est-à-dire un millionième de millionième de seconde (le chiffre un est précédé de 18 zéros). C'est un laps de temps si court qu'il est à une seconde ce qu'une seconde est à l'âge de l'univers. Une attoseconde est mille fois plus courte qu'une femtoseconde, qui était jusqu'à maintenant la plus courte durée d'une pulsation lumineuse contrôlée.

« Cela m'est venu comme ça, un jour, avoue M. Corkum. Je savais comment obtenir une pulsation d'une attoseconde. Je savais comment y arriver. »

Pour créer l'image, on cible très précisément une molécule avec un rayon laser à haute intensité. Lorsqu'elle frappe l'atome, la pulsation fait sauter un électron périphérique hors de son orbite. Quand il revient heurter l'atome pour reprendre sa place, l'électron émet un rayon X d'une durée d'une attoseconde. Et un appareil photographique sensible à ces rayons prend le cliché.

M. Paul Corkum

Cette technique est une véritable révolution dans l'étude des molécules, car, ainsi que l'explique M. Corkum, « les attosecondes, c'est l'échelle de temps des électrons ».

La différence est que M. Corkum utilise l'électron plutôt que le laser pour émettre la lumière. C'est un peu comme prendre une photo avec le reflet du flash.

Avant le modèle théorique de M. Corkum, la précision des images de molécules dépendait du progrès dans la technologie des lasers. Comme les nouveaux modèles de véhicules mis en marché chaque année, la technologie des lasers s'est améliorée et a offert régulièrement de meilleures performances jusqu'à ce qu'elle atteigne ses limites en 1986. À présent, M. Corkum condense l'énergie d'une pulsation laser extrêmement puissante en un point et l'émet pendant une femtoseconde.

« L'énergie émise durant cet instant équivaut à celle consommée dans tout le Canada, poursuit-il. Incroyable? N'oubliez pas que mon laser n'émet que pendant une femtoseconde. »

L'impulsion laser fait réagir l'électron, ce qui engendre une pulsation lumineuse d'une attoseconde. Dépendre de l'impulsion lumineuse d'un électron signifie que le laser joue un rôle moins important dans la prise de l'image. C'est ce qui constitue une percée en imagerie moléculaire.

Cette percée a permis à M. Corkum de remporter plusieurs prix au cours de l'année. Il a reçu le prix Charles Townes de l'Optical Society of America ainsi que le prix d'électronique quantique de l'Institute of Electrical and Electronics Engineers. Il est membre de la Société royale du Canada et de la Royal Society of London, et il a récemment obtenu le prix Arthur L. Schwalow en science des lasers de l'American Physical Society.

Le prix Killam souligne l'importance des recherches sur les attosecondes, nom dont celui de M. Corkum est presque devenu synonyme...

« Tout ce que nous sommes, tout ce que nous portons est déterminé par les molécules, explique-t-il. Il nous reste beaucoup de travail avant de comprendre les électrons. »

Prendre le cliché d'un électron est un premier pas pour « déballer » les molécules dont la matière de l'univers est composée. Cependant, pour obtenir un cliché des plus petites et plus rapides particules en orbite près du centre des molécules, il faudra des pulsations lumineuses encore plus courtes. Visualiser une molécule entière reste toutefois un des objectifs de M. Corkum.

Il avoue qu'il aimerait « savoir où se trouve chacun des atomes et ce que font les électrons ». Créer ce modèle ne sera pas facile, car démonter un des objets les plus mystérieux de la science n'est pas chose aisée. Mais, d'un autre côté, M. Corkum aime bien démonter tout ce qui l'entoure.


Renseignements : Relations avec les médias
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