Conférences du Département de physique

Conférences
duDépartementdephysique
(àjourle5octobre2010)
Prof.RenéCôté
Legraphène:l'électrodynamiquequantiquedansuneminedecrayon
Legraphèneestunnouveaumatériau,réaliséen2004etquipossèdedespropriétéstoutàfait
remarquables.Ilestfaitd’uneseulecoucheatomiquedegraphiteetadoncl’épaisseurd’unseul
atome.Matériauflexible,extrêmementfort,presquecomplètementtransparentettrès
conducteur,ilpourraitremplacerlesiliciumdanslafabricationdescomposantsélectroniques
enplusd’avoirdenombreusesautresapplicationstechnologiques.Danscetteconférence,nous
nousintéressonsaugraphènecommeunmatériaufascinantdupointdevuedelaphysique
fondamentale.Danscematériaubidimensionnel,lesélectronssecomportentcommedes
particulesrelativistessansmassedesortequ’ilestpossibledel’utiliserpourtestercertaines
prédictionsétonnantesdelamécaniquequantique.Depuissafabricationen2004,cematériaua
ouvertuntoutnouveaudomainederecherchequifaitaujourd’huil’objetd’uneintenseactivité
scientifique.Pourcettedécouverte,AndreGeimetKonstantinNovoselovdel’Universitéde
ManchestersesontvuattribuerlePrixNobeldephysique2010.
Prof.AndréMarieTremblay
Lasupraconductivité:unmondesansfriction,unmondequantique
Ilyacentans,l'étudedelaloid'Ohmprèsduzéroabsoludetempératureamenéàune
découverteinattendue:larésistanceélectriquepeutdevenirzéroàunetempératurefinie.Ce
phénomène,lasupraconductivité,estdevenualorsundesproblèmeslesplusimportantsdela
physiquethéorique.En1957,Bardeen,CooperetSchrieffer(BCS)ontréussiàpercerlemystère.
Dansleurthéorie,lasupraconductivitéestunemanifestationmacroscopiquedelamécanique
quantique.Cettethéorietrouveaujourd'huidesapplicationsdansd'autresdomainesdela
physique,commelaphysiquenucléaireoul'astrophysique.En1987,lasupraconductivitéest
revenueàl'avant‐plangrâceàladécouverted'unenouvelleclassedematériauxquideviennent
supraconducteursàdestempératuresplusgrandesquecellesdel'airliquide.Cettedécouverte
amenéàunenouvellecourseenphysiquethéoriquepourexpliquercesmatériaux.Lenouveau
déficonsisteàcomprendrelecomportementdesélectronsenprésenced'interactionsfortes.
C'estledéfiauquelfaitfaceunegrandepartiedelaphysiquemoderne.Cetteprésentationvous
amèneraàtraverslesméandresdel'histoireetdudéveloppementdesidéesetconceptsjusqu'à
quelques‐unesdesdécouverteslesplusrécentes.Lasolutionest‐elleproche?

Prof.DavidPoulin
Informatiquequantique:Exploiterlesmystèresdumondeatomiquepourletraitementde
l'information
Lamécaniquequantiqueestunpilierdelarévolutionscientifiquedu20esiècle.Elleapermisde
prédireuntrèsgrandnombredephénomènesobservésenlaboratoireetatrouvé
d'innombrablesapplications:laser,transistoretimagerieparrésonancemagnétiqueensont
quelquesexemples.Lathéoriequantiquefaittoutefoisappelàdesconceptsquidéjouentnotre
intuition.Enparticulier,iln'estpluspossible,danscettenouvellemécanique,d'associeràun
objetunepositionetunevitesse.Lesobjetssontplutôtdansdes«superpositionsd'états»,
commesiunseulobjetpouvaitoccuperdeuxpositionssimultanément!L'informationquantique
tenteexploitercesétrangesphénomènesàdesfinsdetraitementd'information.Celapermet
entreautresderéalisercertainscalculsexponentiellementplusrapidementqu'ilestpossiblesur
unordinateurconventionneletdecommuniquerdanslesecretabsolu.Danscetteprésentation,
jeferaiunebrèveintroductionaudomainedel'informatiquequantiqueenmettantl'accentsur
lerôledecesétrangesphénomènesphysiques.
Prof.DavidSénéchal(2conférences)
Eppursimuove...lesoriginesdel'astronomiemoderne
Ilya4siècles,Galiléefutl'undesfondateursdel'astronomiemoderne,avecsadécouvertedela
lunetteastronomiqueetsadéfensedusystèmehéliocentrique.Cetteconférenceviseàretracer
l'évolutiondelapenséephilosophiqueetscientifiquesurle"systèmedumonde",depuis
l'antiquitéjusqu'au17esiècle.NousverronsnotammentcommentlesGrecsanciensavaient
déjàconçuunsystèmehéliocentrique,maisquecetteidéen'apasétéadoptéeparlecourant
philosophiquedominantàl'époque.C'estlanaissancedelasciencemodernequisera
brièvementrelatéesurunetoiledefondastronomique.
Lescentansdunoyauatomique
L'année2011marquelecentenairedel'expériencedeRutherfordquirévélal'existencedu
noyauatomique.Cetteexpérienceacristalliséuneréflexionsurlastructuredel'atomequia
donnénaissanceàlamécaniquequantique.Maisellemarqueégalementlanaissancedela
physiquenucléaire,dontnousrelateronsl'évolutionjusqu'aujourfatidiqued'août1945oùelle
devintsynonymedepuissanceetdemenace.

JeanPhilippeReid(étudiantaudoctorat)
D'unétudiantensciencesauCégepàunétudiantchercheuràl'UniversitéenPhysique...
Ilnefautpasnécessairementêtreune«bole»ensciencespourdevenirchercheur.Ilsuffit
d'êtrecurieux,desequestionnerfaceauxphénomènesquelanaturenousoffreetsedire:
«Commentçafonctionne?»
C'estcettecuriositéquim'amotivéàpoursuivremesétudesenphysique.J'aisimplementsuivi
moninstinctetmacuriositéetmevoilàétudiant‐chercheuràl'UniversitédeSherbrookesousla
directiondePr.LouisTaillefer.Commeparmagie,jefaismaintenantpartied'unprojet
d'enverguremondialetraitantdessupraconducteursàhautetempérature.Notrebut?Très
simple,rendreaccessiblelespropriétésphysiquesdessupraconducteursdanslaviedetousles
jours.Maiscen'estpassisimpleàrésoudre,vousverrez...
Cetteconférenceaurapourbutdepiquervotrecuriositéetvousfairedécouvrirqu'iln'estpas
nécessairedetraiterunproblèmetrèsdifficilepourapprécierunphénomèneetsurtoutson
explication.Parlasuite,jevaisvousinitieràunebrèveintroductiondelasupraconductivitéet
desesapplications…
Prof.AlexandreBlais
Informatiqueetordinateurquantiqueoucommenttirerprofitdel'étrangetéquantique
L’inventiondutransistoretdulaseraengendréunerévolutiondanslafaçondontnoustraitons
ettransmettonsl’information.Bienquecesdeuxinventionssoientbaséessurlamécanique
quantique,celle‐cin’estpasmiseàprofitdirectementdansletraitementdel’information.Nous
sommesprésentementàl’aubed’uneseconderévolutionoùlamécaniquequantiquejouera
maintenantunrôleactif.Ennesupposantaucuneconnaissancedebaseenmécanique
quantique,onexpliqueracommentlesprédictionsétrangesdumondequantiquepeuventêtre
misesàprofitparunordinateurquantiqueafind’accélérercertainscalculs.Laréalisationd’un
telordinateurprésentetoutefoisdenombreuxdéfisetceux‐ciserontexposés.