Recherches visant à améliorer les techniques de traitement en radio-oncologie et les techniques d'imagerie en radiologie et en médecine nucléaire. La présence d'équipements spécialisés dans les départements cliniques (accélérateurs linéaires, tomodensitomètre, tomographe à émission de positrons, salles de curiethérapie) permet de développer des projets dont l'application clinique est souvent directe.

Dirige un groupe de recherche constitué d'étudiants gradués ainsi que de stagiaires du département de physique et de l’école Polytechnique. Les étudiants sont basés au département de radio-oncologie et au CRCHUM et côtoient régulièrement le personnel clinique c’est-à-dire les physiciens cliniques, les médecins et les technologues.

Le cycle d'activité magnétique du Soleil est à la fois le moteur et la source d'énergie de tous les phénomènes éruptifs ayant des impacts sur la Terre, que ce soit au niveau de la météo spatiale, des dommages aux infrastructures technologiques, ou de l'influence possible sur les variations à long terme du climat. Les travaux de recherche de Paul Charbonneau et de son groupe visent, entre autres, à améliorer notre compréhension des mécanismes physiques à l'origine de ce cycle magnétique, et des importantes fluctuations observées dans son amplitude et sa durée. Le principe physique unificateur sous-jacent à tous les phénomènes qui sont modélisés est l'interaction non linéaire entre le champ magnétique du Soleil et les écoulements fluides présents dans ses couches extérieures.

Paul Charbonneau et son équipe ont récemment réussi une grande première mondiale, soit la mise au point d'une simulation numérique magnétohydrodynamique de la convection solaire produisant un champ magnétique aux grandes échelles spatiales, et dont l'évolution spatiotemporelle ressemble en bien des points au cycle solaire. Ceci inclut, en particulier, des inversions régulières de la polarité magnétique sur une échelle multi-décennale. Des approches novatrices à l'étude des effets structurants du champ magnétique solaire permettent maintenant d'envisager le couplage des modèles du cycle d'activité à ceux décrivant les variations de l'irradiance spectrale et de la luminosité solaire au cours du cycle d'activité, étape essentielle dans le but de mieux comprendre le rôle possible de l'activité solaire dans le changement climatique.

• Dynamique des protéines dans divers environnements.

Mon programme de recherche s'inscrit dans la thématique générale de la physique numérique des matériaux. Ainsi, nous utilisons de puissants calculateurs pour sonder le comportement et les propriétés des matériaux, notamment structurales, et la relation « structure-fonction ». L'approche que nous privilégions est la dynamique moléculaire, qui consiste à intégrer les équations du mouvement d'un système d'atomes sous l'effet de forces issues de « potentiels »; ceux-ci peuvent être génériques (Lennard-Jones, par exemple), empiriques ou semi-empiriques, ou même ab initio. La taille des systèmes varie selon le potentiel utilisé, de quelques dizaines ou centaines à plusieurs millions d'atomes.

La gamme de problèmes que nous étudions est vaste, mais nous avons un intérêt particulier pour les suivants (liste non exhaustive) : (i) Ablation laser et interactions laser-matière; il s'agit ici de comprendre comment la matière réagit à de puissantes et brèves impulsions laser - mécanismes d'éjection, modifications structurales de la cible, propriétés de la plume d'ablation. etc. (ii) Matériaux désordonnés, amorphes ou vitreux; dans ce domaine, nous cherchons à comprendre la structure à courte, moyenne et longue portée de matériaux tels que le silicium amorphe, les verres métalliques, etc. (iii) Comportement thermique des matériaux nanoscopiques; on cherche ici à savoir comment la chaleur se dissipe au voisinage de structures de tailles nanométrique et comment celle-ci se déplace dans des jonctions moléculaires entre nanoparticules, notamment.

Normand Mousseau est professeur de physique et membre de l'Institut Courtois  à l'Université de Montréal, directeur scientifique de l'Institut de l'énergie Trottier à Polytechnique Montréal et co-directeur scientifique du Carrefour de modélisation énergétique.  Il est détenteur d’un doctorat de la Michigan State University et  a travaillé comme chercheur post-doctoral à l'Université d'Oxford, en Angleterre, et à l'Université de Montréal.  Il fut professeur adjoint au Département de physique et d'Astronomie de la Ohio University avant de rejoindre l'Université de Montréal en 2001. Détenteur d’une chaire d’excellence de la Fondation NanoSciences de 2009 à 2012, il a été, au fil des ans, chercheur ou professeur invité à l'l'École Polytechnique de Delft, aux Pays-Bas, à l’Utrecht Universiteit, au CEA, au CNRS, à l’Université Fudan de Shanghai et à l’Université Pierre et Marie Curie. Il fut le directeur scientifique fondateur de Calcul Québec de 2010 à 2013.

Les méthodes numériques qu'il a développées, dont plusieurs s'appuient la technique d'activation et de relaxataion, sont utilisé à travers le monde pour l'étude de la cinétique des matériaux complexes. Avec son groupe et des collaborateurs au Canada et à l'étranger, il continue à développer les méthodes ART nouveau et ART cinétique.

Chercheur de renommée mondiale en matériaux complexes et en biophysique, avec plus de 200 articles scientifiques à son actif, il nourrit également une grande passion pour la vulgarisation scientifique.  De septembre 2011 à avril 2017, il a produit et animé l’émission  «La Grande Équation» sur les ondes de Radio Ville-Marie, une émission de savoir scientifique disponible sur iTunes U et en ligne. Il a publié plusieurs grand public à l'interface entre science et société, dont « Comment se débarasser du diabète de type 2 sans chirurgie ni médicaments», « Gagner la guerre du climat. Douze mythes à déboulonner » et « Pandémie. Quand la raison tombe malade », tous aux Éditions du Boréal.

Depuis 2005, il suit  de près la question énergétique et des ressources naturelles. En plus de ses nombreuses interventions médiatiques, il a publié chez MultiMondes plusieurs livres sur le sujet dont « Au bout  du pétrole, tout ce que vous devez  savoir sur la crise énergétique», en 2008, et « La révolution des gaz de schiste », en 2010. Son dernier livre, « Le défi des ressources minières » est paru à l'automne 2012.  En 2013, il a coprésidé la Commission sur les enjeux énergétiques du Québec dont le rapport, « Maîtriser notre avenir énergétique, pour le bénéfice économique, environnemental et social de tous», a été rendu public à la fin février 2014. 

Directeur scientifique de l'Instittut l'énergie Trottier depuis 2016, il dirige, entre autre, la publication des Perspectives énergétique canadiennes.  Il a contruibué à la création de l'Institut climatique du Canada et est membre de son conseil d'adminsitration. Il est aussi co-fondateur et conseiller principal à la transition de l'Accélérateur de transition, et co-fondateur et co-directeur scientifique du Carrefour de modélisation énergétique, une organisation pan-canadienne financée par Ressources naturelles Canada dont le mandat est de maintenir des modèles énergétiques et à d'en favoriser l'utilsation par les parties prenantes et les décideurs publics.