ARCHIVÉ - Le siècle des «  miracles  »; les accomplissements du CNRC en physique

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Le 06 janvier 2006— Ottawa (Ontario)

En 1905, Albert Einstein a révolutionné le monde de la physique en publiant ses fameux articles qui allaient prouver l'existence des atomes, donner naissance à la théorie quantique et bousculer notre perception de l'espace et du temps. L'Année mondiale de la physique 2005 a marqué le centenaire de l'année « miracle » d'Einstein, et de tous les miracles qui ont été accomplis depuis grâce au travail des physiciens du monde entier.

Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) soutient la physique au Canada depuis sa création en 1916, et il mène des activités de recherche en physique et en astrophysique dans ses propres laboratoires depuis 1925. Durant la Deuxième Guerre mondiale (souvent surnommée la « guerre des physiciens » ), le CNRC a fait figure de chef de file de la R-D en temps de guerre au Canada grâce à ses travaux précurseurs dans le domaine des radars, de l'énergie nucléaire et de l'optique.

Au cours des années qui ont suivi, le CNRC a contribué à la mise sur pied d'installations canadiennes d'avant-garde en physique et en astrophysique, comme le Centre canadien de rayonnement synchrotron, l'Observatoire de neutrinos de Sudbury, l'Observatoire fédéral d'astrophysique, l'Observatoire fédéral de radioastrophysique et le Télescope Canada-France-Hawaï. Le premier programme en énergie nucléaire du CNRC a conduit à la création d'Énergie atomique du Canada limitée. Le CNRC a aussi piloté la création du Consortium canadien sur l'optoélectronique de l'état solide, qui a mis au point le démultiplexage en longueur d'onde – une technologie qui est au coeur des réseaux de communication optique modernes.

Réalisations en physique au CNRC

« Il y a beaucoup de choses dont on peut être fier au CNRC », affirme Walter Davidson, président de l'Association canadienne des physiciens et physiciennes.

De la microélectronique à l'atmosphère des étoiles, les réalisations du CNRC en physique ont permis d'étendre nos connaissances dans bien des domaines. Voici des exemples de jalons marquants de la recherche en physique au CNRC.

Marquer le temps

Le CNRC est le garde-temps officiel du Canada. Depuis les années 50, le CNRC utilise des horloges atomiques au césium qui tirent parti de la reproductibilité remarquable de la fréquence d'oscillation naturelle des atomes de l'élément césium. Le CNRC a conçu l'une des premières horloges au césium au monde en 1958. Mais c'est en construisant une nouvelle horloge de césium en 1975 – la première horloge du genre qui pouvait fonctionner de façon continue et qui n'exigeait pas d'étalonnage avec une horloge extérieure – que le CNRC a opéré une véritable révolution. À l'époque, l'horloge du CNRC était la plus précise et la plus stable dans le monde. Le CNRC continue d'établir de nouvelles marques pour les étalons de temps avec son horloge à fontaine de césium, et ses travaux de recherche sur les étalons de temps de fréquence optique sont encore plus prometteurs.

Capturer le « spin » de l'électron

Paul Corkum
Paul Corkum

Paul Corkum et son équipe du CNRC sont reconnus mondialement pour leurs avancées spectaculaires dans l'étude des réactions atomiques et moléculaires. Un grand nombre de ces réactions sont mesurées en femtosecondes (une femtosemconde = 10‑15 seconde). M. Corkum a trouvé une façon de faire en sorte que les atomes émettent des explosions de rayons X cohérents qui sont assez courtes pour qu'il soit possible d'observer ces phénomènes incroyablement rapides. En utilisant cette technique, les chercheurs ont créé des impulsions aussi brèves que 150 attosecondes (une attoseconde = 10‑18 seconde), ou le temps qu'il faut pour qu'un électron décrive une orbite autour d'un atome d'hydrogène! Les travaux de M. Corkum ont ouvert une fenêtre qui permet d'observer non seulement le mouvement des atomes, mais aussi le mouvement des électrons au sein même de ces atomes. Il est considéré comme le père de la science attoseconde.

Un visionnaire de la physique au Canada

Gerhard Herzberg
Gerhard Herzberg

Comptant parmi les plus célèbres scientifiques canadiens, Gerhard Herzberg est reconnu comme le père de la spectroscopie moléculaire – l'étude de la lumière émise par les atomes et molécules. Les travaux de M. Herzberg ont permis de faire progresser la spectroscopie pour en faire un outil puissant pour l'étude d'aspects méconnus de l'astrophysique, de la chimie, de la biologie et de la médecine. Seulement en astronomie, il a aidé à percer les mystères de l'atmosphère des étoiles et des planètes. En 1971, Gerhard Herzberg a reçu le prix Nobel de chimie pour toute une vie de réalisations en spectroscopie moléculaire, qui ont culminé avec sa découverte du spectre du radical libre méthylène – l'une des molécules organiques élémentaires. L'influence de M. Herzberg en spectroscopie est souvent comparée à celle de Sir Isaac Newton sur l'étude de la gravité et le mouvement.

L'ordinateur de l'avenir

Robert Wolkow
Robert Wolkow

Les transistors sont utilisés pour contrôler le flux du courant dans à peu près tous les appareils électroniques, des ordinateurs aux téléphones cellulaires en passant par les électroménagers. Aujourd'hui, la technologie des transistors ne permet pas de réduire davantage la taille des dispositifs électroniques. Robert Wolkow a trouvé une façon de créer des transistors à l'échelle moléculaire, une technologie qui pourrait ouvrir la porte à des dispositifs plus petits, plus rapides et moins chers. M. Wolkow et son équipe ont découvert comment commuter le courant qui circule à travers une molécule unique – la faisant passer des positions « marche » à « arrêt » simplement en modifiant la charge d'un atome adjacent – ce qui revient, essentiellement, à transformer cette molécule en transistor. Une technologie fondée sur ce concept utiliserait beaucoup moins d'énergie, produirait moins de chaleur et serait beaucoup plus rapide que la technologie classique.

Le coeur de la matière

Bertram Brockhouse
Bertram Brockhouse

Bertram Brockhouse a reçu le prix Nobel de physique en 1994 pour ses travaux précurseurs en spectroscopie neutronique – une technique qui permet d'étudier tous les types de matériaux, comme les métaux, les céramiques et les polymères. Au début des années 50, alors qu'il travaillait aux Laboratoires de Chalk River sur le Projet d'énergie atomique du CNRC, M. Brockhouse a inventé un nouveau champ de spectroscopie qui utilise des neutrons pour mesurer le mouvement des atomes au sein des matériaux. Il a reçu le prix Nobel de nombreuses années plus tard en reconnaissance de ses travaux de pionnier, qui ont permis la mise au point d'installations neutroniques qui sont aujourd'hui des composants essentiels de l'infrastructure scientifique mondiale, et qui ont accru grandement notre connaissance des matériaux qui nous entourent.

Le centre de l'univers des neutrinos

Le CNRC a joué un rôle de premier plan dans la création de l'Observatoire de neutrinos de Sudbury (ONS), le plus puissant détecteur au monde de particules subatomiques minuscules appelées « neutrinos ». Les travaux révolutionnaires de l'ONS sur les propriétés des neutrinos et de la matière au coeur du Soleil ont changé notre connaissance fondamentale des particules élémentaires. Les découvertes de l'ONS sont considérées comme les percées les plus importantes en physique des particules et en astrophysique au cours des 25 dernières années.

Repousser les limites de la technologie

La demande des consommateurs pour des dispositifs toujours plus rapides repousse l'électronique vers sa limite technologique. La nanospintronique est un champ relativement nouveau qui utilise le spin d'un électron pour accroître les capacités des dispositifs et des circuits. Des chercheurs du CNRC ont trouvé une façon de contrôler et de détecter les états du spin d'un électron unique : parallèle au champ « spin up » ou opposé au champ magnétique « spin down ». Cette avancée pourrait rendre possible l'utilisation du spin de l'électron comme unité – ou « bit » – d'information. Ce transistor « à spin unique » pourrait révolutionner le stockage et le traitement de l'information.

L'énergie de demain

En 2005 et dans les années qui suivront, la physique continuera de modifier notre vision du monde et de nous aider à relever les défis mondiaux, comme la production d'énergie, l'environnement et la santé publique. Le CNRC participe au développement des technologies de l'avenir, comme les piles à combustible – une source d'énergie non polluante dérivée de l'hydrogène. Le Programme des piles à combustible du CNRC réunit des experts de tout le Canada pour créer un avenir propre, sain et sûr.


Renseignements : Relations avec les médias
Conseil national de recherches Canada
613-991-1431
media@nrc-cnrc.gc.ca

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