Communiqué – Une nouvelle bourse de recherche Killam porte le nom d'un scientifique du CNRC
Paul Corkum : celui qui a amené les molécules à se prendre en photo
« Les ondes sont omniprésentes en physique », explique Paul Corkum (Ph. D.). « Toute matière est composée d'électrons et de noyaux, chacun doté de propriétés ondulatoires. Les électrons sont fortement attirés par les noyaux, beaucoup plus lourds. Dans une molécule ou un solide, l'électron ne franchit qu'une courte distance avant que les forces qui s'exercent sur lui ne changent. Il évolue donc dans un monde où les conditions se transforment extrêmement vite, soit en quelques attosecondes. »
Spécialiste de l'attoseconde, M. Corkum a découvert des façons de produire et quantifier des impulsions lumineuses extraordinairement brèves, d'une durée si infime qu'on la mesure en attosecondes. Une attoseconde équivaut à un milliardième de milliardième de seconde. C'est l'intervalle de temps le plus court que l'être humain est parvenu à maîtriser. Pour donner un ordre de grandeur, l'attoseconde est à la seconde ce que la seconde est à l'âge de l'Univers!
Depuis la découverte des impulsions lumineuses d'une attoseconde, les scientifiques peuvent immobiliser les électrons dans leurs mouvements et observer les réactions moléculaires au moment précis où elles surviennent. Les travaux de M. Corkum ont permis aux physiciens d'accomplir un grand pas vers la quantification et la maîtrise des électrons durant leurs déplacements, quand ils filent à travers les molécules ou les solides.
Pour sa part, la lumière se compose de deux éléments : la force électrique et la force magnétique. Parfois appelées « champs » pour en souligner l'omniprésence, ces forces s'entremêlent, mais le plus souvent, c'est la force électrique qui domine.
M. Corkum est un expert en physique atomique des champs forts de calibre mondial. Ses travaux révolutionnaires dans la science de l'attoseconde sont à l'origine du partenariat stratégique entre le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) et l'Université d'Ottawa (uOttawa). Désormais, le chercheur partage son temps entre le Complexe de recherche avancée (ARC) de l'Université et le laboratoire du Centre conjoint de photonique extrême CNRC–uOttawa.
M. Corkum et son collègue Ferenc Krausz (Ph. D.) ont réalisé une autre percée en devenant les premiers à produire des impulsions d'une durée inférieure à une femtoseconde (donc d'une attoseconde) : des éclairs de lumière si brefs qu'ils permettaient aux scientifiques de capter le mouvement des particules subatomiques et d'observer les réactions moléculaires en temps réel. Avec ces travaux, M. Corkum, qui souhaitait créer et mesurer les impulsions les plus courtes au monde, a vu son rêve devenir réalité.
Au cours des 50 années qu'il a passées au CNRC, M. Corkum a collaboré avec de nombreux chercheurs poursuivant des études postdoctorales, dont Donna Strickland, récipiendaire du prix Nobel en physique de 2018 (en anglais seulement), qui enseigne à l'Université de Waterloo.
« Lors de ma troisième année de doctorat, j'ai décidé que j'allais devenir la deuxième personne à entreprendre des études postdoctorales avec M. Corkum's. Il était déjà le principal chercheur canadien à s'intéresser à l'optique ultrarapide à l'époque, et menait des expériences vraiment intéressantes dans son laboratoire », raconte Mme Strickland. « Heureusement pour moi, il a accepté de me prendre sous son aile. J'ai passé trois merveilleuses années avec lui, d'abord à essayer de comprendre pourquoi les couleurs de l'arc-en-ciel apparaissent quand un bref rayon de lumière traverse n'importe quoi de transparent, par exemple de l'eau. Nous avons ensuite pulvérisé des molécules avec de courts éclairs laser pour découvrir ce qui se passe quand un faisceau de lumière ultra puissant heurte la matière. Mais M. Corkum m'a surtout appris que la seule et vraie manière d'apprendre la science consiste à en parler avec ses collègues. »
Originaire de Saint John, au Nouveau-Brunswick, Paul Corkum détient un baccalauréat en sciences (1965) de l'Université Acadia (Nouvelle-Écosse), ainsi qu'une maîtrise en sciences (1967) et un doctorat (1972) en physique théorique de l'Université Lehigh (Pennsylvanie). Après un début de carrière en physique pure, il bifurque vers la physique expérimentale à son arrivée comme postdoctorant au CNRC, en 1973. Puis, en 2008, il se joint au corps professoral de l'Université d'Ottawa, où il enseigne depuis, au Département de physique, et assure la codirection du Centre Max-Planck–Université d'Ottawa tout en demeurant agent de recherches principal à la retraite du CNRC.
David Villeneuve, un de ses collègues du CNRC, scientifique principal et lauréat de la médaille W.G. Schneider de 2023, a déclaré : « L'enthousiasme de M. Corkum pour la science est tout simplement contagieux. Rien ne lui fait plus plaisir que voir un groupe de chercheurs se rassembler devant un tableau blanc, dans son bureau, pour discuter de tel ou tel principe pointu en physique. Il réussit toujours à trouver la pépite d'or qui se cache dans la pile de détails d'une expérience complexe. Il est ensuite capable de pousser ses déductions plus loin et de visualiser ce qui découlera de ses observations. »
De nombreux prix ont couronné la carrière de ce chercheur et universitaire. En 2007, M. Corkum a reçu le prix John-C.-Polanyi et, un an plus tard, la médaille d'or Gerhard-Herzberg en sciences et en génie du Canada. En 2013, il a reçu plusieurs prix prestigieux et distinctions professionnelles, dont le prix Harvey (en anglais seulement), pour ses contributions à la science de l'attoseconde, le prix international Roi Fayçal dans la catégorie « Science » et la médaille du progrès de la Royal Photographic Society (en anglais seulement). En 2014, l'Optical Society of America lui décernait la médaille Frederic-Ives (en anglais seulement), sa récompense la plus prestigieuse. Puis, en 2015, il était décoré de la médaille d'or Lomonosov—honneur le plus insigne accordé par l'Académie des sciences de Russie—et, en octobre 2017, il recevait la Royal Medal de la Royal Society du Royaume-Uni (en anglais seulement).
Au début de 2022, on lui a attribué le prix Wolf de physique (en anglais seulement) ainsi qu'à ses collègues Anne L'Huillier et Ferenc Krausz d'Europe, pour leurs travaux de pionnier dans la science des lasers ultrarapides et en physique de l'attoseconde. Enfin, au printemps 2023, M. Corkum et ses collègues ont encore une fois été honorés avec le prix Frontiers of Knowledge (en anglais seulement), pour avoir observé des phénomènes subatomiques à la plus petite échelle de temps jamais capturée en science. Leurs découvertes pourraient aboutir à des avancées dans les secteurs des télécommunications, de l'informatique, du génie et de la médecine.