La science nucléaire pour démystifier le Big Bang

L’une des émissions de télévision les plus populaires, The Big Bang Theory, suscite un certain engouement pour la science, en partie grâce au loufoque physicien et théoricien Sheldon Cooper, joué par l’acteur Jim Parsons. À des lieux du personnage de Gino le Neutrino, le lauréat du prix Nobel de physique, Art McDonald, mène quant à lui des travaux de recherche afin de percer le mystère du Bing Bang. Tout comme le physicien Cooper, il pense que les neutrinos recèlent quelques réponses sur l’évolution de l’Univers.

« Connaître les propriétés des neutrinos est essentiel à la compréhension de nos origines. Ils ont une influence considérable sur la manière dont l’Univers évolue et dont les éléments sont créés par l’effondrement stellaire, etc. », affirme Art McDonald, Ph. D., professeur émérite à l’Université Queen’s et lauréat du prix Nobel de physique. « En fait, grâce aux différentes réactions nucléaires dans les étoiles et les supernovae qui donnent naissance aux éléments, à commencer par l’hydrogène, nous pouvons comprendre, selon un facteur de deux ou à peu près, l’abondance de tous les éléments jusqu’au fer. Cela confirme en quelque sorte d’où viennent les éléments. D’un point de vue culturel, la poussière stellaire image notre compréhension de nos origines. »

De masse quasi nulle et étant si subtils qu’il a fallu des années avant de pouvoir les observer, les neutrinos sont des particules produites en immense quantité au cœur du Soleil. Elles ont pu être étudiées grâce à un détecteur souterrain planqué à 2 kilomètres de profondeur, aussi haut qu’un immeuble de 10 étages et contenant en son cœur 1 000 tonnes d’eau lourde prêtée par des réserves canadiennes : le célèbre Observatoire de neutrinos de Sudbury (ONS). En 2015, les travaux d’Art McDonald se sont vus récompensés par la plus haute distinction, le prix Nobel de physique, un honneur qu’il a partagé avec le physicien japonais Takaaki Kajita.

« Certes, c’est moi qui ai dirigé les travaux et reçu le prix, mais des centaines de personnes y ont participé, y compris des chercheurs de Chalk River. Deux cent soixante-treize auteurs ont signé les travaux, dont plus de deux cents étudiants et chercheurs postdoctoraux », souligne M. McDonald.

Récemment, les réalisations d’Art McDonald ont de nouveau été récompensées par la Société nucléaire canadienne (SNC), recevant la prestigieuse médaille W.B. Lewis. Cette distinction, nommée en l’honneur du physicien et principal contributeur au développement du réacteur CANDU, est décernée chaque année à un chercheur dont l’apport à la science nucléaire est remarquable. Art McDonald, comme W.B. Lewis, a travaillé à Chalk River, où il a eu la chance de côtoyer l’homme qui a donné son nom à la distinction.

« Je n’ai pas travaillé avec lui, mais je l’ai connu et je savais à quel point il était important pour le secteur nucléaire. C’était quelqu’un de très intelligent qui a su innover dans le domaine », ajoute M. McDonald.

Faisant également figure de pionnier, Art McDonald a vu ses travaux le conduire sous la surface terrestre, au laboratoire SNOLAB de Sudbury, en Ontario, afin de protéger ce dernier contre les rayons cosmiques susceptibles d’interférer avec les mesures. Dans ce laboratoire aux niveaux de radioactivité extrêmement faibles, des chercheurs s’attachent à mieux comprendre l’Univers, son évolution et la matière noire constituant notre galaxie.

Photo Courtesy of Art McDonald

Attirant des talents du monde entier, le SNOLAB est déterminé à faire du Canada un chef de file mondial de la physique des particules et à contribuer à la formation de la prochaine génération de chercheurs. Selon McDonald, les scientifiques de demain pourront compter sur des investissements dans la science et l’énergie nucléaires.

« Je pense que le nucléaire est une technologie très importante pour l’avenir et je suis convaincu que les techniques mises au point pour traiter les déchets nucléaires sont à la hauteur, indique M. McDonald. Je pense que le nucléaire est nécessaire, car de nombreuses autres sources sur lesquelles nous devrions également travailler, notamment le solaire et l’éolien, sont épisodiques en soi. Or nous avons besoin d’une charge de base quotidienne à la fois stable et respectueuse de l’environnement. »

Les travaux d’Art McDonald, Ph. D et de bien d’autres chercheurs représentent un pas de plus vers la compréhension des origines de notre Univers et de son évolution.