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Se poser les bonnes questions!

« Comment rendre nos matériaux plus résistants, et donc plus verts? »
Luc Stafford - Chercheur en physique

Expertises de recherche

Au Département de physique, la recherche couvre les grands thèmes de la physique contemporaine.

Selon le plus récent rapport de l'organisme Higher Education Strategy Associates, les chercheurs en physique de l’Université de Montréal sont les plus performants au Canada au chapitre des citations dans les publications savantes.

 

Astronomie et astrophysique

L'astronomie, la plus vieille des sciences, traverse aujourd'hui une période des plus exaltantes de son histoire grâce aux avancées majeures dans la fabrication des télescopes au sol (comme en orbite), permettant de couvrir le spectre électromagnétique des ondes radio aux rayons gamma.

L'astrophysique moderne est aussi un domaine à la pointe de développements importants en modélisation numérique.

Vivant au jour le jour la révolution astronomique, les chercheurs du Groupe d'astronomie et d'astrophysique s'intéressent à un vaste éventail de sujets, incluant :

  • le développement d'instrumentation astronomique de pointe (sous les auspices du Laboratoire d'astrophysique expérimentale);
  • la physique solaire;
  • l'astrophysique stellaire;
  • l'astronomie galactique et extragalactique.

Les chercheurs du Groupe ont accès à l'Observatoire du Mont-Mégantic et effectuent régulièrement des missions d'observation auprès des plus importants observatoires astronomiques internationaux. Plusieurs projets de recherche font appel autant aux techniques d'observation et d'acquisition de données qu'à l'analyse théorique et à la modélisation.

Biophysique

La biophysique moderne se situe à l'interface de la biologie et de la physique, là où l'on s'intéresse aux concepts fondamentaux responsables des phénomènes complexes à l'origine de la vie.

Cette branche de la physique connaît un essor remarquable depuis quelques années, suivant le développement exceptionnel de la génomique et de la biologie en général. Nous disposons maintenant de données expérimentales solides sur lesquelles il est possible de construire des théories quantitatives telles qu'on en retrouve dans les autres domaines de la physique.


Les biophysiciens du Département de physique poursuivent leur recherche au sein du Groupe d’étude des protéines membranaires (GÉPROM), une entité multidisciplinaire composée de physiciens, de chimistes, de biochimistes et de physiologistes. Ce groupe de recherche vise à comprendre le fonctionnement des protéines permettant le passage, de façon sélective et contrôlée, des ions et molécules à travers les membranes cellulaires. Utilisant des techniques à la fine pointe de la physique et du génie génétique, il est possible de « manipuler » les protéines membranaires afin de comprendre en détail leurs modes opératoires.

Physique de la matière condensée et des matériaux

Domaine en pleine effervescence traitant de la matière qui nous est familière, la physique de la matière condensée cherche à expliquer la complexité et la multiplicité des phénomènes qui émergent lorsque les atomes s'assemblent de manière compacte.

De 1re importance sur le plan fondamental, elle est la physique de plusieurs technologies modernes – que l'on pense simplement à la microélectronique qui a modifié en profondeur notre style de vie.

Aujourd'hui, une autre révolution se profile : celle de la nanoscience et des nanotechnologies. Elle soulève un grand nombre de questions fondamentales qui embrasent la communauté des physiciens de la matière condensée.

À l'aide d'une vaste gamme de méthodes et d'approches, tant expérimentales que théoriques et numériques, les chercheurs du Groupe de physique de la matière condensée se penchent sur une variété de problèmes, dont :

  •  l'étude des systèmes non linéaires et désordonnés;
  •  la modélisation et la fabrication de matériaux de pointe;
  •  la croissance et la caractérisation de multicouches métalliques de superréseaux et d'hétérostructures;
  •  l'implantation ionique;
  •  les mesures nanocalorimétriques.

Physique des particules

La physique des particules vise à comprendre la structure de la matière ainsi que sa formation dans les 1ers instants de l'univers. Paradoxalement, cette poursuite de l'infiniment petit exige des équipements de plus en plus gros, utilisés par de grandes équipes internationales de chercheurs. La physique des particules, c'est aussi le travail en équipe, à des projets complexes tentant de vérifier et de compléter le modèle standard.

Travaillant tant du côté théorique qu'expérimental, les chercheurs du Groupe de physique des particules sont particulièrement bien intégrés au sein des grandes collaborations internationales, que ce soit au CERN (expériences OPAL et ATLAS), à Stanford (expérience BaBar), à TRIUMF ou à Sudbury (SNOLAB).

Parmi les nombreux projets du Groupe, mentionnons la modélisation des observations (phénoménologie) et l'étude de concepts théoriques tels les solidons et la théorie des champs, ainsi que l'expérience PICASSO. Conçue et développée au Département, celle-ci vise la détection de la matière sombre dans l'univers et fait le pont directement avec les grands problèmes cosmologiques de l'heure.

Physique des plasmas

Véritable bouillon de particules chargées, les plasmas peuvent être considérés comme le 4e état de la matière. Soit un état encore mal compris en raison des conditions physiques souvent extrêmes impliquées dans la création d'un plasma obtenu par apport d'énergie à un gaz, un liquide ou un solide.

Souvent associés à la fusion nucléaire, les plasmas possèdent des propriétés d'un intérêt beaucoup plus large. Outre l'intérêt de la physique fondamentale qu'ils mettent en lumière, les plasmas de laboratoire constituent d'extraordinaires outils pour de nombreux procédés industriels.

Appuyé par un financement diversifié, provenant de sources gouvernementales et industrielles, le Groupe de physique des plasmas mène des activités de recherche en conception, en modélisation et en applications de sources de plasma. Parmi les projets en cours, notons :

  • la gravure nanométrique des matériaux ferroélectriques;
  • la spectroscopie de plasma induit par laser;
  • la stérilisation d'instruments médicaux par plasma;
  • la destruction des gaz à effet de serre.

À ces activités expérimentales s'ajoute le développement de modèles. Indispensable à l'interprétation des résultats expérimentaux, il permet l'optimisation des sources pour une application donnée.

Physique numérique

Jouant un rôle clé dans la découverte et l'explication de nombreux phénomènes, la physique numérique prend maintenant place aux côtés des approches théoriques et expérimentales traditionnelles dans la compréhension des lois de la nature.

Chefs de file dans le développement et l'utilisation d'algorithmes de simulation, d'analyse de données et de traitement d'images, les physiciens ont développé la majorité des outils numériques utilisés aujourd'hui en sciences et en génie. Aucun domaine de la physique n'échappe à cette approche. Elle est bien souvent un « laboratoire virtuel » permettant de prédire les propriétés de nouveaux matériaux nanostructurés, la formation et l'évolution des étoiles, et l'écoulement de débris et avalanches. Elle peut aussi servir d'appui à des théories difficiles à traiter de manière exacte et aider à l'étude de systèmes complexes, à la modélisation du cycle solaire et à l'analyse de signaux en ondelettes, etc.

Plusieurs chercheurs du Département sont actifs en physique numérique, tant dans le développement de nouveaux algorithmes que dans l'application de méthodes puissantes. Certains sont membres de Calcul Québec, un réseau doté de puissants superordinateurs à la fine pointe de la technologie informatique.

Physique médicale

Les physiciens participent au développement des sciences médicales et sont à l'origine de plusieurs percées majeures dans le domaine, de la découverte des rayons X au développement des numériseurs dernier cri.

La physique médicale est un secteur où la recherche scientifique apporte souvent une contribution directe au bienfait de la société.

En association avec des chercheurs du Centre hospitalier de l'Université de Montréal (CHUM), le Département offre un programme de maîtrise en physique médicale. Constitué de cours théoriques et d'un stage de recherche en milieu de pratique, le programme actuel s'articule autour de 2 grands thèmes : l'imagerie médicale et la radiothérapie.

Des bourses spécifiques à ce domaine et des emplois stimulants dans le réseau de la santé constituent 2 excellentes raisons de choisir ce programme!

Pour plus de renseignements, visitez le site du Groupe de recherche en physique médicale.

Physique mathématique

La physique est une science qui repose sur une base mathématique. La recherche en physique mathématique s’intéresse aux aspects fondamentaux de la physique et s’attarde aux problèmes avec la force et la rigueur des principes qui régissent les lois mathématiques. On utilise la topologie, la résolution d’équations différentielles, l’information quantique et bien d’autres concepts pour résoudre les grands problèmes de la physique moderne.


Les chercheurs en physique mathématique sont affiliés au Centre de recherches mathématiques, un centre international situé à l’Université de Montréal, unissant les efforts en recherche mathématique au Québec.