Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada
Symbol of the Government of Canada

Liens de la barre de menu commune

Ancien lauréat
Bourse commémorative E.W.R. Steacie de 2008

Carl E. Svensson

Physique

University of Guelph


Carl E. Svensson
Carl E. Svensson

Carl Svensson est en quête d’une force de la nature encore inconnue à ce jour dont les effets ne dépendraient pas de la direction du temps. Si ses efforts étaient couronnés de succès, il renverserait certaines lois de la physique. En effet, cette force tant recherchée se comporterait d’une façon fondamentalement différente des autres forces déjà connues.

M. Svensson s’est taillé une réputation enviable dans le milieu restreint de la physique subatomique, tant pour ses travaux expérimentaux que pour son leadership en matière de conception et de construction des outils nécessaires pour sonder les rouages internes de l’atome. Ses contributions lui ont valu une Bourse commémorative E.W.R. Steacie du CRSNG.

Les quatre forces connues actuellement – la gravité, l’électromagnétisme, la force nucléaire forte et la force nucléaire faible – ont un comportement symétrique, c’est-à-dire que, si le temps était inversé, elles entraîneraient exactement le même effet sur les objets. Par exemple, la loi de la gravité ferait toujours tourner la Terre autour du Soleil suivant exactement la même trajectoire si le temps était inversé, mais elle tournerait simplement dans la direction opposée. La force que M. Svensson recherche, qui existe seulement en théorie, fait fi de cette règle.

Le fait que l’Univers soit rempli de matière explique en partie pourquoi M. Svensson croit que ces forces inconnues existent. Il est possible de créer en laboratoire de l’antimatière, composée d’électrons chargés positivement et de protons chargés négativement, mais l’antimatière ne semble pas exister en grande quantité dans l’Univers. Cependant, selon M. Svensson, si l’Univers est régi seulement par les quatre forces connues actuellement, le big bang aurait dû créer une quantité égale de matière et d’antimatière.

Alors que la majorité des gens se contentent tout simplement d’accepter le fait qu’il n’y a pas d’antimatière qui flotte autour de nous pour détruire la matière qui nous est chère, M. Svensson souhaite comprendre pourquoi il en est ainsi. « Le fait d’observer l’Univers et de constater qu’il est entièrement composé de matière et presque pas d’antimatière nous indique que des forces doivent exister quelque part. Nous ne les avons tout simplement pas encore trouvées », dit-il. Il ajoute que certains cadres théoriques élaborés par les physiciens pour expliquer toutes les forces prévoient également l’existence d’autres forces.

Il existe des prévisions très claires de certains des phénomènes qui résulteront des effets de ces forces, si elles existent bel et bien, poursuit-il. Si les théories sont exactes, il pourrait n’y avoir en fait qu’une seule force, et les phénomènes que nous considérons comme la force nucléaire forte et l’électromagnétisme, par exemple, pourraient en fait n’être que des aspects différents d’une même interaction. »

On n’est pas surpris d’apprendre que les effets de cette force inconnue ne sont pas facilement observables. L’option la plus prometteuse consiste à rechercher dans un atome un phénomène appelé moment dipolaire électrique intrinsèque, phénomène qui ne peut pas exister selon les lois actuelles de la physique. Normalement, nous considérons que le centre du groupe d’électrons d’un atome se trouve précisément au milieu du noyau de cet atome. Un moment dipolaire électrique correspondrait à deux centres légèrement séparés.

Comme il arrive souvent en physique subatomique, la recherche de nouvelles connaissances par M. Svensson a mené à la nécessité de concevoir et de construire de nouveaux outils, ce qui lui a valu de jouer un rôle de chef de file dans la conception et la construction de TIGRESS (TRIUMF-ISAC Gamma-Ray Escape Suppressed Spectrometer), le meilleur appareil du genre au monde.

Logé à TRIUMF (Tri-University Meson Facility), le laboratoire national canadien pour la recherche en physique nucléaire et en physique des particules situé à Vancouver, et construit avec l’appui financier de plus d’une douzaine d’établissements, l’appareil TIGRESS est en fait un microscope géant qui permet aux scientifiques d’étudier le noyau de l’atome. Il détecte les rayons gamma (lumière de très haute fréquence) avec une sensibilité sans précédent et mesure non seulement l’énergie de la lumière, mais établit aussi avec précision la direction de leur déplacement.

Même si la construction de l’appareil TIGRESS a débuté en 2003 et se terminera en 2009, un nombre suffisant de ses composantes fonctionnent depuis 2006 pour que la recherche batte son plein. « Il s’agit en majeure partie d’un effort de collaboration, explique M. Svensson. La construction d’un tel appareil exige la participation d’un nombre relativement élevé de personnes possédant diverses compétences. »

La participation de M. Svensson à la construction de l’appareil TIGRESS ne lui confère toutefois aucun privilège. Étant donné que les faisceaux sont fortement sollicités à TRIUMF par des physiciens du monde entier, M. Svensson, comme tous les autres chercheurs, doit justifier auprès d’un comité d’évaluation les travaux qu’il propose de réaliser.

M. Svensson n’a pas eu de difficulté à justifier ses travaux de recherche, car l’expérience sur le moment dipolaire électrique a été décrite comme l’une des plus importantes prévues pour la prochaine décennie à TRIUMF. Si M. Svensson réussit à prouver l’existence des nouvelles forces dans le cadre de ses expériences, il révolutionnera la physique et nous aidera à comprendre le processus fondamental de l’origine de la matière dans l’Univers.

Ses travaux ont déjà mené à des progrès importants relatifs à la technologie qui peut scruter les rouages internes de l’atome. Toutefois, même si l’appareil TIGRESS est le plus perfectionné pour réaliser ce type de travaux, les chercheurs doivent sans cesse repousser les limites de la technologie pour continuer à réaliser des progrès en physique. Lorsque nous fabriquons de nouveaux détecteurs, nous trouvons la réponse à certaines questions, mais en soulevons inévitablement un plus grand nombre, commente-t-il. Ces activités mènent à de nouveaux développements sur le plan de la théorie qui nous indiquent la direction dans laquelle nous devrions orienter le développement de la technologie. C’est un cycle continu. »