Un professeur de physique remporte un prix mondial pour avoir produit des impulsions lumineuses ultrarapides

Publié le mercredi 9 avril 2014


Paul Corkum

Par Mike Foster

Le pionnier de la physique Paul Corkum compare ses recherches de fine pointe en photonique, la science de la lumière, à dévaler une pente de ski le plus rapidement possible. Professeur de physique à l’Université d’Ottawa et chercheur au Conseil national de recherches Canada (CNRC), Paul Corkum est en Israël cette semaine où il recevra le prix Harvey 2013 pour avoir poussé l’utilisation d’impulsions de lumière extrêmement rapides qui permettent l’observation de minuscules particules subatomiques.

Connu comme le « père » de l’imagerie moléculaire attoseconde, le professeur Corkum a été le premier à produire des impulsions de 650 attosecondes. Ces travaux, qui relèvent d’un sous-domaine de la photonique, sont un grand pas pour les physiciens qui tentent de contrôler les déplacements des électrons qui gravitent dans les molécules. Ils pourraient d’ailleurs amener des percées dans des domaines comme les télécommunications, l’informatique, le génie et la médecine.

De nouvelles expériences permettront aux chercheurs d’approfondir encore davantage leurs recherches grâce à l’ouverture du nouveau Complexe de recherche avancée (CRA) de l’Université d’Ottawa plus tard cette année. Nous avons rencontré le professeur Corkum, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en photonique de l’attoseconde et directeur du Laboratoire mixte pour la science de l’attoseconde (JASLab) du CNRC et de l’Université d’Ottawa, pour parler de ses recherches et mieux connaître l’homme derrière le chercheur.

Son voyage en Israël, où il recevra le prix Harvey, d’une valeur de 75 000 $ remis tous les ans par le Technion – l’Institut israélien de technologie –, aura aussi une signification particulière pour sa femme, qui ira rencontrer des membres de sa famille dont elle avait perdu la trace.

« Le père de ma femme était juif et il a grandi en Lituanie avant la Seconde Guerre mondiale. Quand la situation est devenue insoutenable, la famille s’est réfugiée au Canada, où ma femme est née. Les membres de la famille se sont toutefois dispersés, et certains ont abouti en Israël. Ma femme les reverra pour la première fois depuis qu’elle était enfant », explique le professeur Corkum.

Q. Pouvez-vous expliquer la photonique en quelques mots simples?

R. « La photonique, c’est la science et la technologie de la lumière. C’est l’art de bien produire de la lumière, de bien la détecter et de la contrôler. J’ai écrit le mode d’emploi pour produire les impulsions les plus courtes au monde. C’est vraiment pour cela que je reçois ce prix. Pour vous donner une idée de la rapidité des impulsions, disons que comparer une attoseconde à une seconde correspond à comparer une seconde à l’âge de l’univers. »

Q. Que signifie pour vous le prix Harvey?

R. « C’est un grand compliment. On me donne le prix à moi, mais, d’une certaine façon, on le donne à mon domaine. J’en suis simplement le représentant. »

Q. Treize lauréats du prix Harvey ont déjà reçu le prix Nobel. Est-ce un de vos objectifs?

R. « Les prix de ce genre sont une indication de l’importance que la communauté scientifique mondiale accorde à un domaine. La marche suivante vers le Nobel est très élevée. Les jeux sont faits, et ce n’est pas vraiment mon jeu. C’est celui de toutes les personnes qui travaillent dans ce domaine. Enfin, c’est ma perception. Je ne veux pas m’enfler la tête avec ça. »

Q. Quelle sera la prochaine grande découverte en photonique à votre avis?

R. « Une expérience très intéressante est en cours en ce moment. Des chercheurs tentent de transférer du milieu gazeux au milieu solide les idées à la base des impulsions en attoseconde. C’est vraiment l’un des projets les plus stimulants du JASLab qui seront transférés au nouveau CRA de l’Université d’Ottawa. Il y a un grand engouement dans la communauté internationale – et j’en fais partie – pour essayer d’intégrer ces impulsions lumineuses encore plus profondément aux rayonnements X. Il est donc possible de rêver, et nous avons tenté des expériences, d’obtenir de l’information à l’échelle d’un atome, de la taille d’un angström – donc très petit – et de la mettre à l’échelle à la vitesse la plus rapide possible. On peut maintenant rêver pour la toute première fois de placer le temps et l’espace à l’échelle très fondamentale. »

Q. Le CRA ouvrira ses portes à l’Université cet automne. Quelles seront ses retombées?

R. « Ces laboratoires seront uniques au monde. Nous avons recruté le professeur de physique Robert Boyd, titulaire de la Chaire d’excellence en recherche du Canada sur l’optique non linéaire quantique, et d’autres personnes aussi qui travailleront dans ces laboratoires exceptionnels. L’endroit se prête à l’expansion continue. On commence par rassembler une forte concentration d’experts en photonique. On assistera à une grande accumulation de connaissances rendue possible par les échanges d’idées, les discussions, les essais, les travaux et les nouvelles collaborations qui s’établissent à mesure que naissent les nouvelles idées. Il est difficile de sous-estimer les avantages d’un tel milieu de travail. J’ai vraiment très hâte à l’ouverture du CRA. Moi, par exemple, j’aurai un laboratoire au niveau du sous-sol, construit là pour des raisons de stabilité. Un autre collègue sera à l’étage juste au-dessus de moi. Il y aura un trou dans le plancher par lequel nous pourrons nous envoyer des faisceaux lumineux. Et juste à côté de moi et aussi en haut, nous aurons un autre collègue avec qui nous pourrons échanger des faisceaux; les échanges seront donc possibles entre ces trois laboratoires dans toutes les dimensions, horizontalement et verticalement. Nous pourrons faire des expériences que nous ne pourrions réaliser autrement même dans nos rêves les plus fous. »

Q. Quand vous étiez petit, comment imaginiez-vous l’avenir?

R. « Je n’ai pas de souvenir très précis. Je me rappelle qu’à l’époque du Spoutnik, je voulais devenir astrophysicien parce que ça me semblait magnifique. Maintenant que j’y pense, je ne suis pas très loin de cela. »

Q. Quand vous êtes-vous rendu compte que vous vouliez devenir un scientifique?

R. « J’ai grandi dans une famille très religieuse et conservatrice et où l’on croyait tout ce qu’il y avait dans la Bible. Un jour, j’ai commencé à comprendre que les découvertes scientifiques entraient en conflit avec ces croyances, qu’il était possible par exemple de dater l’âge des dinosaures. En rétrospective, je trouve que c’était une réflexion intéressante pour un jeune adolescent. J’ai commencé à m’intéresser à ces recherches en essayant de comprendre comment les scientifiques pouvaient évaluer les âges. Ensuite, à l’école secondaire, un de mes enseignants m’a fait découvrir la physique sous un angle qui m’a séduit. Il m’a expliqué les lois de la physique avec une logique irréfutable. À l’époque, je livrais le journal dans mon patelin et je me souviens d’avoir essayé de comprendre les fondements de la physique en faisant ma tournée. »

Q. Que faites-vous pour vous détendre?

R. « J’adore le ski de fond et l’opéra. Je trouve l’opéra incroyable parce qu’il fait naître des émotions comme nul autre genre artistique. Je suis un homme rationnel; c’est peut-être pour cela que je trouve l’opéra intéressant, parce qu’il qui touche un autre côté de moi. »

Q. Qu’est-ce qui vous pousse à sortir du lit le matin?

R. « Le fait de travailler sur un sujet important auquel personne d’autre dans le monde n’a jamais pensé. Pour moi, c’est un plaisir intrinsèque. C’est l’équivalent intellectuel de dévaler une pente de ski le plus rapidement que mon audace me le permet. »

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