Conférence publique commémorative Herzberg – Dr. Manu Prakash
Conférenciers plénières – Dr. Donna Strickland
Conférenciers plénières- Prof. Na Ji
Conférenciers plénières – Dr. Robert Mann
Conférenciers plénières – Dr. Douglas Bonn
Conférenciers plénières – Dr. Michael Thewalt
Conférenciers plénières – Dr. Paul Barclay
Conférenciers plénières- Dr. Graeme Luke
Conférenciers plénières – Dr. Malinda Smith
Conférenciers plénières – Prof. Cora Dvorkin
Conférenciers plénières – Dr. Scott Oser
Conférenciers plénières – Dr. Jaume Gomis
Conférenciers plénières – Dr. Andrew Weaver
Conférence publique commémorative Herzberg
lundi 3 juin à 19 h 30
Dr. Manu PrakashStanford University
« La science frugale à l’ère de la curiosité »
La science est confrontée au défi de l’accessibilité. Bien que l’information et la connaissance deviennent rapidement disponibles à tout dans le monde, l’expérience de la science est considérablement limitée. Une approche visant à résoudre ce défi est la démocratisation de l’accès à des outils scientifiques. Manu Prakash croit que cela peut être atteint par le biais de la « science frugale »; une philosophie qui sous-tend à la conception, au développement et au déploiement d’outils scientifiques à la fois extrêmement abordables et puissants pour les masses. En utilisant des exemples provenant de son propre travail (le Foldscope : un microscope en origami à un dollar et le Paperfuge : une centrifugeuse à haute vitesse à vingt-cinq cents), le Dr Prakash décrira le processus d’identification des défis, la conception de solutions et le déploiement de ces outils à l’échelle mondiale afin de faire naître la curiosité et des recherches scientifiques ouvertes dans les communautés du monde entier. En faisant le lien entre l’éducation scientifique, la santé mondiale et la surveillance environnementale, il explorera le rôle des outils « simples » pour faciliter l’accès à une meilleure santé humaine et planétaire dans un monde aux ressources limitées.
Biographie:
Application des principes de la physique de la matière condensée molle pour déchiffrer les mystères à micro-échelle de la matière vivante et non vivante, et inventer des technologies abordables pour l’éducation, la santé et les explorations scientifiques à l’échelle mondiale.
Manu Prakash est professeur associé de bio-ingénierie à l’Université Stanford, œuvrant dans le domaine de la biologie physique et la science frugale. Il associe sa passion pour la science fondamentale au développement de technologies abordables et accessibles pouvant être utilisées pour l’éducation scientifique, la recherche et la santé publique dans des environnements pauvres en ressources, dans le but de démocratiser l’accès aux outils scientifiques. Il est surtout connu pour le développement du microscope en papier extrêmement abordable, le Foldscope, ainsi que du Paperfuge, une centrifugeuse manuelle à vingt cents faite de papier et de ficelle. En 2016, il s’est vu attribuer la bourse MacArthur, une bourse du corps professoral HHMI-Gates, la distinction d’Explorateur émergent du National Geographic en 2015 ainsi que le Prix du nouvel innovateur du directeur du NIH, parmi d’autres nombreuses reconnaissances.
Manu Prakash est titulaire d’un baccalauréat en technologie de l’institut indien de technologie de Kanpur (2002) ainsi que d’un doctorat de l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT) (2008). Il a été un jeune boursier de la Société des boursiers de Harvard (de 2008 à 2011) avant de rejoindre le corps enseignant de l’Université Stanford, où il est actuellement professeur adjoint dans le département de bio-ingénierie, est actuellement membre du programme de biophysique de l’École de médecine et du Centre pour l’innovation en santé mondiale, de même que boursier du corps professoral de Stanford ChEM-H, et il est membre affilié de l’Institut pour l’environnement Woods. Il occupe de plus le poste de boursier du corps professoral HHMI-Gates et celui d’enquêteur BioHub. Titulaire de nombreux brevets, sa recherche a par ailleurs été largement publiée.
Conférenciers plénières
Dre Donna Strickland
University of Waterloo
« De l’optique non linéaire à la physique des lasers à haute intensité »
Le laser a augmenté de plusieurs ordres de grandeur l’intensité de la lumière qu’on peut générer et il a donc donné des interactions optiques non linéaires avec la matière. L’amplification des impulsions comprimées, ou AIC, a modifié le niveau d’intensité de quelques ordres de grandeur de plus et contribué à l’avènement d’un nouveau type d’interactions laser-matière appelé physique des lasers à haute intensité. Mon entretien portera sur les différences entre l’optique non linéaire et la physique des lasers à haute intensité. Je parlerai aussi de l’essor de l’AIC et j’expliquerai pourquoi les impulsions laser courtes et intenses coupent des matériaux transparents. J’aborderai également de futures applications.
Biographie:
La Dre Donna Strickland est l’une des lauréates du prix Nobel de physique 2018 pour avoir contribué à inventer l’amplification des impulsions comprimées avec son directeur de thèse au doctorat lors de la découverte, le Dr Gérard Mourou. Elle a obtenu son doctorat en optique de l’Université de Rochester et son B. Eng. de l’Université McMaster. La Dre Strickland a été associée de recherche au Conseil national de recherches du Canada, physicienne au Laboratoire national Lawrence Livermore et membre du personnel technique à l’Université Princeton. En 1997, elle entre à l’Université de Waterloo où son groupe laser ultrarapide met au point des systèmes laser à haute intensité pour les études en optique non linéaire. Elle recevra une bourse de recherche Sloan Research, une bourse du Premier ministre pour l’excellence en recherche et un prix Cottrell Scholar. En 2013, elle est présidente de l’Optical Society (OSA) qui lui décernera une bourse.
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La physique a longtemps employé des méthodes optiques pour sonder et manipuler de la matière à toutes les échelles, et ce, de l’infinitésimal à l’immense. Pour comprendre le cerveau, nous devons surveiller les processus physiologiques de simples synapses ainsi que l’activité neurale de neurones en réseau. La microscopie optique s’est révélée comme un outil idéal dans cette quête car elle est en mesure de produire des images de neurones répartis sur des dimensions supérieures au millimètre, avec une résolution spatiale inférieure au micron. En utilisant des concepts développés en astronomie et en optique, mon laboratoire conçoit des méthodes de microscopie de nouvelle génération pour l’imagerie cérébrale à des résolutions et des profondeurs plus élevées, et à des vitesses plus rapides. En façonnant le front d’onde de la lumière, nous avons atteint une résolution spatiale à l’échelle de la synapse pour toute la profondeur du cortex visuel primaire, nous avons optimisé des micro-endoscopes ou l’imagerie de noyaux profondément enfouis, de même que développé des méthodes d’imagerie volumétrique à haute vitesse. Je discuterai de nos avancées récentes, ainsi que de leurs applications pour la compréhension des circuits neuronaux.
Biographie:
Na Ji a étudié la chimie et la physique comme étudiante de premier cycle à l’Université de sciences et technologie de Chine, puis comme étudiante de troisième cycle à l’Université de Californie à Berkeley. En 2006, elle a rejoint le campus de recherche Janelia, de l’Institut médical Howard Hughes, et travaillé avec Eric Betzig sur l’amélioration de la vitesse et de la résolution de l’imagerie cérébrale in vivo. Elle est devenue responsable de groupe à Janelia en 2011. En 2017, elle a rejoint le département de physique et celui de biologie moléculaire et cellulaire de l’Université de Californie, à Berkeley, à la chaire commémorative Luis Alvarez en physique expérimentale. Elle est également affiliée aux programmes d’études supérieures en bio-ingénierie, en biophysique et en sciences de la vision de l’Institut des neurosciences Helen Wills, et scientifique de la faculté du laboratoire national Lawrence Berkeley. En plus du développement de technologies d’imagerie, son laboratoire utilise également les techniques résultantes sur des problèmes non résolus en neurobiologie.
Dr. Robert Mann
l’Université de Waterloo
La physique pour novices et experts
La physique, science interdisciplinaire ultime, pose un défi d’apprentissage. Contraire à la logique théorique, formidable sur le plan technique et ambitieuse du point de vue création, elle peut intimider même le vétéran le plus aguerri. À titre de professeurs de physique, notre tâche est de guider nos étudiants dans cette voie, dès qu’ils abordent ce sujet jusqu’à l’obtention des diplômes les plus avancés. Notre plus grande réussite sera de constater que notre mandat ultime est de faire comprendre la physique au plus vaste auditoire possible. Cela exigera une gamme de stratégies pédagogiques qui saura mieux éveiller la curiosité scientifique de l’auditoire. À mon avis, c’est en enseignant la physique à tous les niveaux — du plus jeune novice à l’expert talentueux — que non seulement nous atteindrons l’excellence en enseignement à tous les niveaux du premier cycle, mais que nous amènerons un plus vaste public à voir dans la physique tant une merveille à découvrir qu’un plaisir à enseigner.
Dr. Douglas Bonn
l’Université de colombie britannique
De la quête de la supraconductivité à l’enseignement du raisonnement en première année de laboratoire
La découverte de nouveaux supraconducteurs déclenche souvent une course pour identifier l’état d’appariement des supraconducteurs et des indices du mécanisme déclenchant la supraconductivité. La quête est souvent complexe, comportant des défis de qualité d’échantillons et un vaste éventail de techniques spectroscopiques et thermodynamiques concurrentielles. Je donnerai un aperçu de cette démarche, faisant ressortir l’importance de la croissance des matériaux, ainsi que des techniques thermodynamiques à des fréquences optiques et micro-ondes, et dans un microscope à balayage à effet tunnel. Un détour par les difficultés d’enseigner le raisonnement scientifique aux étudiants de première année montrera d’étonnants rapports avec la quête des experts.
Dr. Michael Thewalt
Université Simon Fraser
« Comment le silicium 28 est-il un « vide semi-conducteur ? »
Je commencerai par une brève introduction à la spectroscopie optique dans les semi-conducteurs, mettant l’accent sur l’analogie entre impuretés et excitations dans ceux-ci et les aspects de la physique atomique et corpusculaire. Dans cette analogie, tout semi-conducteur est un vide spécial dans lequel l’énergie de bande interdite est équivalente au seuil d’énergie pour la production d’une paire électron-positron dans le vide réel. La paire électron-trou créée par l’absorption de la lumière de bande interdite ci-dessus est bien sûr différente du fait que l’électron et le trou peuvent avoir des masses effectives différentes, mais nous pouvons encore les entrevoir à titre d’antiparticules qui peuvent annihiler l’émission d’un photon de lumière.
Cependant, tous les semi-conducteurs communs, y compris le silicium sur lequel se fonde une bonne partie de nos technologies de calcul, de communication et de divertissement, diffèrent du vide réel du fait que les énergies de toutes les excitations, et donc les largeurs de ligne de toutes les transitions optiques, ont divers mécanismes de mobilité non-homogène à titre de facteur limitatif, tels les champs locaux électriques et de contraintes. Notre découverte en 2001 de la limitation des largeurs de ligne des transitions optiques dans le silicium naturel de haute qualité, par une mobilité non-homogène en raison du placement aléatoire des trois isotopes de silicium stables dans le réseau cristallin, et du fait qu’une mobilité non-homogène pouvait essentiellement être éliminée en enlevant le silicium-29 et le silicium-30, laissant uniquement le silicium-28, a donné naissance au terme « vide semi-conducteur ». L’existence du silicium-28 hautement enrichi sur le plan isotopique a depuis amené une série de nouvelles découvertes dont quelques-unes ont renversé des « faits » de longue date sur les défauts du silicium.
Cela a aussi permis de se rendre compte que, dans le silicium-28, certaines transitions optiques, au-delà de 100 fois plus aiguës que le meilleur silicium naturel, pouvaient servir à mesurer optiquement et à préparer des spins électroniques et nucléaires. Ces spins étaient déjà reconnus comme bits quantiques, ou qubits, parmi les plus prometteurs, sur lesquels fonder les futures technologies quantiques de calcul et de communication. Cela a aussi suscité de nouvelles idées sur les qubits à spin unique dans le silicium qui pourraient être préparés et mesurés par la conversion spin/photon, employant l’électrodynamique quantique en cavité, idées que l’on poursuit activement aujourd’hui.
Biographie :
Mike Thewalt obtient son Baccalauréat ès sciences avec spécialisation en physique de l’Université McMaster en 1972, puis un doctorat de l’UBC en 1977. il s’intéresse alors pour la première fois à la spectroscopie optique des semi-conducteurs. Après deux années comme postdoctorant au centre de recherche T.J. Watson Research Center d’IBM, il passe à l’Université Simon-Fraser grâce au nouveau programme de Chercheurs universitaires du CRSNG. Il s’emploie sans relâche à faire reculer les limites de la spectroscopie des semi-conducteurs grâce aux nouvelles technologies, élaborant de nouvelles méthodes et scrutant de nouvelles matières.
Thewalt présidera la Division de la physique de la matière condensée et matériaux de l’ACP et, en 2001 et 2002, l’ACP elle-même. Il exercera aussi diverses fonctions liées à l’Union internationale de physique pure et appliquée (UIPPA) dont il préside la Commission sur les semi-conducteurs (C8) de 2011 à 2014. Il est membre de la Société royale du Canada (SRC), de l’American Physical Society et de l’Institute of Physics (Royaume-Uni). Il se voit décerner la Rutherford Memorial Medal en physique de la SRC, la Médaille de l’ACP pour contributions exceptionnelles de carrière à la physique et la Médaille Brockhouse ACP/DCMMP.
Tout récemment, il s’emploie surtout à fouiller les remarquables propriétés optiques du silicium-28 enrichi isotopiquement, d’où divers résultats étonnants concernant des défauts et impuretés du silicium censément bien connus.
Dr. Paul Barclay
l’Université de Calgary
Dispositifs nanophotoniques à diamants faisant interagir la lumière sur les phonons et les spins
Les dispositifs nanophotoniques améliorent les interactions lumière-matière en confinant les photons à de faibles volumes. Cela peut permettre un couplage optique cohérent à une grande diversité de systèmes quantiques dont les « atomes artificiels » seuls qui servent de qubits pour le traitement de l’information quantique dans le cristal, tel le diamant. Cela permet aussi une manipulation cohérente « optomécanique de cavités » des vibrations dans des résonateurs à l’échelle nanométrique, menant à des applications allant de la détection au stockage de la lumière et à la création de mémoire quantique. Je décrirai les efforts de mon groupe pour démontrer les dispositifs nanophotoniques à diamants qui, à la fois, couplent la lumière aux spins électroniques d’atomes artificiels, aux systèmes nanomécaniques, ce qui oblige à surmonter les défis allant de la conception et fabrication de dispositifs nanophotoniques au développement de nouvelles techniques de mesure.
Dr. Graeme Luke
Université McMaster
L’exploration de la supraconductivité et du magnétisme des matériaux quantiques contenant des muons
Les matériaux quantiques sont des systèmes dont les interactions électroniques donnent à la matière de nouveaux états électroniques pouvant comprendre l’ordre topologique, la supraconductivité à haute température, la supraconductivité topologique, les liquides de spins quantiques et les glaces de spins. Classifier et comprendre ces comportements exigent souvent des mesures délicates des propriétés magnétiques. La rotation/relaxation du spin des muons est une perception de précision microscopique du magnétisme, en espace réel, et convient particulièrement bien à l’étude des matériaux quantiques. Nous avons eu recours à mSR pour identifier la symétrie du temps fractionné inverse dans le supraconducteur à fermions lourds UPt3 et le supraconducteur chiral à onde P probable Sr2RuO4. Les aimants géométriquement frustrés, dont la structure en treillis empêche l’exécution simultanée de toutes les interactions par paires, peuvent contenir une grande variété de nouveaux états magnétiques normaux. Nous avons fait appel à mSR pour chercher de nouveaux monopoles magnétiques dans les glaces de spin et identifier les états possibles de liquides de spins quantiques. Nous énonçons de nouvelles possibilités mSR à TRIUMF, ce qui inclut de nouveaux spectromètres d’usage général et une installation à haute pression/faible température qui améliorera grandement notre capacité à étudier les nouveaux matériaux quantiques dans un proche avenir.
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Dr Malinda Smith
l’Université de l’Alberta
« Pourquoi ne peut-on attendre? : L’urgence de la diversité et de la décolonisation à notre époque »
Dans cette allocution, j’examinerai pourquoi, malgré plus d’une trentaine d’années d’engagement exprimé en équité, diversité et inclusion (EDI), le Canada compte peu d’universités, de départements ou de disciplines qui peuvent être cités en exemples d’EDI. L’approche de la plupart des universités à l’EDI semble fondée sur la conformité, axée principalement, voire exclusivement sur des exigences extérieures (p. ex., la Loi sur l’équité en matière d’emploi, le Programme de contrats fédéraux et le Programme des chaires de recherche du Canada). Aujourd’hui plus que jamais, il est urgent que les universités aillent bien au-delà de la conformité pour atteindre les enjeux transversaux de l’équité, de la diversité et de la décolonisation. Certains grands activistes juxtaposent diversité et décolonisation, mais cette allocution révélera que ces deux éléments sont interconnectés et qu’une académie plus équitable est plus diverse, et qu’il ne peut y avoir d’académie décolonisée qui ne soit pas, du même coup, plus diverse et équitable. Parmi les enjeux urgents auxquels s’attaquer, citons la diversité du leadership, les données ventilées et intersectionnelles sur l’équité ainsi qu’un programme décolonisé lié à la fois à une diversité d’ensembles et d’ensembles de savoirs.
Biographie:
La Dre Malinda Smith est professeure au Département de sciences politiques de l’Université de l’Alberta et boursière 2018 de la Fondation Pierre-Elliott-Trudeau, lauréate 2018 du Prix de l’équité, de la diversité et de l’inclusion, et administratrice-doyenne 2018-2019 en politiques d’équité, de diversité et d’inclusion. Sa recherche engagée au sein de la collectivité se fonde sur les perspectives théoriques critiques en sciences sociales et en humanité et explore les questions d’équité, de droits humains et de justice sociale, étudie l’économie politique critique et le terrorisme en Afrique, l’antiracisme et la décolonisation dans l’enseignement supérieur. Les résultats de ses recherches publiés récemment touchent divers domaines, dont la diversité en théorie et en pratique ainsi que la sexospécificité, la théorie raciale critique et l’équité dans l’enseignement supérieur. L’ouvrage cosigné (avec Ena Dua, Frances Henry, Carl James, Audrey Kobayashi, Peter Li et Howard Ramos), The Equity Myth: Racialization and Indigeneity at Canadian Universities, a été publié en juin 2017.
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Professeure Cora Dvorkin
Harvard
« Nouvelles frontières en cosmologie »
Les mesures du fond diffus cosmologique et la structure à grande échelle de l’Univers ont permis de déterminer avec grande précision l’inventaire de l’Univers, ainsi que les propriétés de ses conditions initiales. Il y a cependant de sérieuses questions qui demeurent sans réponse.
Les observations cosmologiques et la dynamique des galaxies semblent donner à penser que 84 % de toute la matière composant l’Univers est de la matière noire, ce dont ne tient pas compte le modèle standard des particules. La nature particulaire de la matière noire est l’une des énigmes les plus intrigantes de notre époque.
La masse de connaissances que les enquêtes cosmologiques dévoilent déjà et dévoileront fournira de nouvelles données sur notre Univers. J’exposerai le mode d’emploi des ensembles nouveaux et complémentaires de données afin nous permettre de mieux comprendre la nature particulaire de la matière noire, tant à petite qu’à grande échelle.
Biographie:
Les recherches de la professeure Dvorkin se concentrent sur la cosmologie « axée sur les données » : des prédictions provenant de la physique fondamentale pouvant être testées avec des données cosmologiques. Ses intérêts de recherche couvrent des questions reliées à l’inflation, à la matière noire, à l’énergie sombre et aux neutrinos. Pour évaluer ces questions, elle utilise des données du fond diffus cosmologique et de la structure à grande échelle de l’univers.
La professeure Dvorkin est actuellement la codirectrice du groupe d’analyse d’inflation pour l’expérience proposée pour la prochaine génération de CMB-S4.
Elle a également été nommée « scientifique de l’année en 2018 » par la Fondation Harvard pour ses « contributions marquantes en physique, en cosmologie et en éducation en STIM ». Elle a également reçu une bourse de l’Institut Radcliffe Institute pour 2018-2019 et une chaire Shutzer au même endroit pour la période allant de 2015 à 2019.
La professeure Dvorkin, née et élevée à Buenos Aires en Argentine, a reçu son diplôme de physique de l’Université de Buenos Aires avec mention. Elle a obtenu son doctorat dans le département de physique de l’Université de Chicago en 2011, où elle s’est mérité la bourse Sydney Bloomenthal pour « une performance remarquable en recherche ». Elle a effectué des recherches postdoctorales à l’École de sciences naturelles de l’Institut pour les études avancées de Princeton (de 2011 à 2014) et à l’Institut pour la théorie et le calcul au Centre pour l’astrophysique de l’Université Harvard (de 2014 à 2015), où elle a obtenu une bourse Hubble ainsi qu’une bourse ITC.
Dr. Scott Oser
l’Université de colombie britannique
Exploration sommaire de l’Univers sur neuf ordres de grandeur en énergie
La particule typique de l’Univers n’a rien à voir avec nous. Les neutrinos prédominent en nombre sur les particules du modèle standard, mais notre vie peut se passer sans que nous n’en remarquions guère l’existence. L’apport des particules de matière noire surpasse de 5 fois celui des particules du modèle standard dans l’inventaire énergétique de notre univers et pourtant, la fugacité des neutrinos en fait des extravertis sans vergogne. Les deux dernières décennies m’ont amené à explorer les particules les plus fugaces de la nature dans le cadre des expériences du SNO, du T2K et du SuperCDMS, explorant la physique sur un ensemble d’échelles d’énergie couvrant neuf ordres de grandeur. Mon propos permettra de voir les défis uniques que ces expériences ont présentés et les choses passionnantes qu’elles nous ont apprises au sujet l’Univers.
Dr. Jaume Gomis
l’Institut Périmètre de Physique Théorique
Dynamique non perturbatrice des théories de jauge 2+1d
Nous examinons la dynamique infrarouge fortement couplée des théories QCD de dimensions 2+1 proposées récemment. Ces théories ressortent au point de confluence de la physique de la matière condensée, de la physique corpusculaire et des mathématiques. La dynamique non perturbatrice de ces théories révèle des phénomènes remarquablement riches.
« Réchauffement climatique : une question de priorités »
Bien qu’il soit très bien compris scientifiquement, le défi du réchauffement climatique reste vivement débattu aux niveaux politique et social. Je parlerai des fondements historiques de la science du réchauffement climatique et d’un éventail de projections du changement climatique au cours du prochain siècle. Je discuterai du cadre politique canadien et international et de la raison pour laquelle j’ai abandonné ma chaire de recherche de niveau 1 pour me présenter comme député pour le Parti vert de la Colombie-Britannique.
Biographie:
Né et élevé à Victoria en Colombie-Britannique, le Dr Andrew Weaver a obtenu un baccalauréat en mathématiques et en physique de l’Université de Victoria (1983), un certificat d’études supérieures en mathématiques (maîtrise d’études supérieures) de l’Université de Cambridge (1984), et un doctorat en mathématiques appliquées de l’Université de Colombie-Britannique (1987).
Le Dr Weaver est membre de la Société royale du Canada, de la Société canadienne de météorologie et d’océanographie, de l’Association américaine pour l’avancement de la science et de la Société météorologique américaine.
Le Dr Weaver a reçu de nombreux prix, y compris la bourse de recherche Killam, une bourse Guggenheim, la médaille Miroslaw Romanowski de la Société royale du Canada, et le Prix d’excellence A. G. Huntsman en science marine. Il a été admis au sein de l’Ordre de la Colombie-Britannique en 2008 et reçu la médaille du Jubilée de diamant de la Reine en 2013.
Élu en 2013 à élection provinciale à Oak Bay-Gordon Head, le Dr Weaver est devenu le premier membre du Parti vert député de l’Assemblée législative dans l’histoire de la Colombie-Britannique. Depuis décembre 2015, il a agi à titre de chef du Parti vert de la Colombie-Britannique et fut élu pour un second mandat de député en 2017.
Avant son élection, le Dr Weaver travaillait à la chaire de recherche du Canada en modélisation et analyse climatique à l’École des sciences de la Terre et des océans de l’Université de Victoria. Il a assumé le rôle d’auteur principal pour le panel intergouvernemental des Nations Unies sur le changement climatique pour les 2e, 3e, 4e et 5e évaluations scientifiques.