Rapport de stage

Presente a

Louis Taillefer

Chantal Trudeau

Departement de physique

Laboratoire sur les materiaux quantiques

Par

Francis Laliberte

05 598 846

Etudiant au baccalaureat en physique

Stage T2

10 janvier 2008

Universite de Sherbrooke

Rapport de stage

Table des matieres

1 Introduction 3

2 Description de l’environnement de travail 3

2.1 Collaborations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.2 Seminaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.3 Vulgarisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.4 Recherche theorique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3 Description du travail accompli 5

3.1 Preparation des echantillons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3.2 Revue de litterature et analyse des donnees . . . . . . . . . . . . 6

3.3 Montages experimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4 Bilan des acquis 7

4.1 Aspects positifs de l’experience de travail . . . . . . . . . . . . . 7

4.2 Liens avec la formation scolaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

4.3 Atteinte des objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.3.1 Objectifs techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.3.2 Objectifs theoriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4.4 Prochain stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

5 Conclusions et remerciements 9

A Resume de la presentation dans les cegeps 10

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1 Introduction

Au cours de la session d’automne 2007, soit du 20 aout au 14 decembre, j’ai

eu la chance d’effectuer mon second stage au sein de l’equipe de recherche du

professeur Louis Taillefer, au departement de physique de l’Universite de Sher-

brooke. Ce rapport me permet d’elaborer ma reflexion sur mon experience de

recherche en laboratoire et de faire le bilan de mes apprentissages aux niveaux

professionnel, technique et humain. Il vise egalement a m’aider a envisager

mon avenir suite a mes etudes de 1er cycle. Dans cette optique, je ferai un bref

survol de l’environnement de travail puis je presenterai les taches qui m’ont oc-

cupees durant ce stage. Enfin, je passerai en revue les nouvelles connaissances

theoriques et techniques que j’ai acquises au cours des derniers mois.

2 Description de l’environnement de travail

Grace a ce deuxieme stage au departement de physique de l’Universite de Sher-

brooke, j’ai pu connaıtre davantage les membres du personnel et m’immerger

un peu plus dans la vie sociale et professionnelle qui s’y mene.

2.1 Collaborations

L’un des aspects de la recherche que j’ai appris a mieux connaıtre au cours de

ce stage est la collaboration qui existe entre les chercheurs et les groupes de

recherche et ce a l’echelle du globe. En effet, les collaborateurs sont un element

essentiel pour le succes des travaux de recherche en sciences fondamentales. Par

exemple, dans une recente decouverte du groupe Taillefer, c’est un echantillon

de grande qualite en provenance de l’Universite de Colombie-Britannique qui a

ete mesure par des membres du groupe au CNRS de Toulouse en France, un la-

boratoire equipe d’un aimant pouvant generer un champ magnetique d’un mil-

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lion de fois le champ magnetique terrestre. Sans une etroite collaboration, cette

decouverte n’aurait pas ete possible. Ces collaborations permettent egalement

la tenue de seminaires a chaque semaine.

2.2 Seminaires

Un autre aspect important de la vie de chercheur est la communication des

resultats. En ce sens, la participation aux seminaires est tres pertinente. Au

cours de l’automne, des specialistes en provenance d’universites canadiennes,

americaines ou europeennes sont venus discuter d’informatique quantique, de

supraconductivite, de superfluidite, de magnetoresistance et bien plus. Ce fut

pour moi l’occasion d’approfondir mes connaissances de certains sujets et de

m’initier a d’autres. Le fait d’assister a ces presentations sur des sujets difficiles

a fait naıtre en moi le gout de vulgariser ces notions que j’apprends.

2.3 Vulgarisation

Dans le but de communiquer et de vulgariser mes connaissances scientifiques,

j’ai donc pris part a differentes activites grand public. A deux reprises, j’ai

presente le train a levitation magnetique, soit au musee de la nature et des

sciences dans le cadre des journees Defiez la science au musee ainsi qu’a

la journee portes ouvertes de la Faculte des sciences. Je me suis egalement

rendu au Seminaire de Sherbrooke avec mon collegue Jean-Philippe Reid afin

de donner une presentation sur le theme de la superfluidite a des eleves de

secondaire I a IV. Enfin, j’ai prepare une conference sur le sujet assez diffi-

cile de la mecanique quantique pour le niveau collegial. Cette conference sera

eventuellement presentee au cours de l’hiver afin d’attirer des etudiants en

physique. Un resume de cette presentation est annexe a ce rapport.

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2.4 Recherche theorique

Mon interet pour la recherche et pour la physique quantique convergeront cet

hiver en un cours d’initiation a la recherche avec le professeur Andre-Marie

Tremblay. Il est pour moi important de pouvoir explorer les deux volets de

la recherche en physique. Comme j’ai deja pu apprecier l’aspect experimental,

il s’agit d’une bonne occasion de m’initier a son complement, la recherche

theorique.

3 Description du travail accompli

A la fin du mois d’aout, je me suis joint a une equipe en pleine effervescence

suite a de saisissants resultats. J’ai alors participe activement aux travaux ainsi

qu’a l’analyse des donnees. Par la suite, je me suis attarde a la confection des

montages des futures mesures experimentales.

3.1 Preparation des echantillons

Dans le but de faire des mesures d’effet Hall et du pouvoir thermo-electrique,

j’ai prepare, avec l’aide et les conseils de David LeBoeuf, les deux echantillons

de La1.6Nd2SrxCuO4 pour x = 0.20 et 0.25 respectivement. Cette preparation

consiste a faire les contacts sur l’echantillon a l’epoxy d’argent, puis a fixer

l’echantillon sur un bloc de cuivre et faire les branchements aux differents

thermometres et autres fils de mesure. Par la suite, j’ai assiste aux manipu-

lations qui devaient mener a des donnees d’une importance capitale pour les

recherches du groupe. Ces donnees ont d’ailleurs conduit a une article qui sera

soumis prochainement a la prestigieuse revue Nature.

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3.2 Revue de litterature et analyse des donnees

J’ai egalement contribue a cet article en effectuant une revue de litterature

assez vaste permettant de comparer nos donnees avec celles des autres groupes

de recherche. Ce faisant, je me suis familiarise avec les outils disponibles a

l’Universite de Sherbrooke. J’ai aussi appris a digitaliser les courbes trouvees

dans la litterature et a tracer des figures sur le logiciel Origin. A ce niveau, j’ai

integre les regles de presentation des figures qui sont tres importantes pour les

publications scientifiques. En effet, puisqu’une image vaut mille mots, il vaut

mieux qu’elle soit bien faite !

3.3 Montages experimentaux

Au cours des deux derniers mois, je me

suis specialise sous le binoculaire dans

la construction des montages de me-

sures et des elements impliques. On voit

ci-contre l’un de ceux-ci. Pour ce mon-

tage en particulier, j’ai d’abord realise

les deux plaques de contacts que l’on

voit en haut et en bas de l’image. En-

suite, j’ai prepare les differents enroulements de fils, ce qui est en soit tout un

travail, qui font le lien entre les plaques de contacts et les thermometres et

elements chauffants. Ces derniers sont suspendus dans les airs au moyen de fils

de kevlar qui sont positionnes de maniere a minimiser les oscillations. Le tout

tient dans une toute petite surface, soit moins de 4 cm2. Il faut donc beaucoup

de minutie et de dexterite pour arriver a tout placer sans rien briser, ce qui

peut parfois se produire malheureusement.

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4 Bilan des acquis

Voici venu le moment du bilan et des reflexions. Dans le but de profiter au

maximum des apprentissages de ce stage, je fais un retour sur mon experience,

je considere le niveau de reussite de mes objectifs, je dresse la liste des nouvelles

competences acquises et je reflechis a mon avenir.

4.1 Aspects positifs de l’experience de travail

Ma seconde experience de stage, a l’image de la premiere, a ete vraiment tres

enrichissante. Toujours dans le domaine de la physique du solide, j’ai appris

plusieurs nouvelles notions tout en faisant des liens avec les cours. Que ce

soit en faisant des lectures, en assistant a des seminaires ou en posant des

questions, j’ai acquis, a mon avis, un bagage de connaissances tres interessant

dans le monde de la physique de la matiere condensee. Encore une fois, je me

suis integre un peu plus dans le milieu de la recherche universitaire, ce qui m’a

entre autre permis de mieux comprendre la dynamique du metier.

4.2 Liens avec la formation scolaire

Un des aspects du stage que j’ai le plus apprecie, est que le niveau de connais-

sance et de comprehension requis depassait largement celui du cheminement

ordinaire des etudiants sous-gradues. Cela m’a permis d’aller plus loin et de

m’initier a des sujets compliques, mais surtout, cela me permettra d’aborder

les cours de la prochaine session avec une longueur d’avance. Cette longueur

d’avance pourra, je l’espere, m’amener a comprendre plus en profondeur les

concepts et notions au programme.

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4.3 Atteinte des objectifs

Au tout debut du stage, il s’est avere que le projet initial, i.e. mesurer l’effet

Hall sur YBCO sous pression, ne faisait plus parti des plans du groupe. Je me

suis donc retrouve a faire plusieurs projets plutot qu’un seul, au hasard des

besoins du groupe, comme c’est souvent le cas en recherche. Sur ce plan, je

crois m’etre bien adapte aux aleas rencontres ainsi qu’aux nouvelles situations.

4.3.1 Objectifs techniques

Au niveau de la dexterite sous le binoculaire, je peux sans aucun doute affir-

mer que je me suis grandement ameliore. En fait, j’ai developpe une certaine

expertise technique dans la realisation de montages, en particulier pour l’en-

roulement de fils, la diminution des oscillations des composantes, l’agencement

des elements de maniere ergonomique, etc. Je me suis egalement largement fa-

miliarise avec les appareils utilises en laboratoire (pompe, frigo, aimant, etc.)

sans toutefois les avoir manipules de facon autonome puisque le contexte ne

s’y pretait pas.

4.3.2 Objectifs theoriques

Sur le plan theorique, j’estime avoir fait un bon bout de chemin sur la route

de la comprehension des phenomenes observes. Bien entendu, les cours a venir

m’aideront a clarifier certaines notions. Quant a etablir la liste des princi-

pales proprietes d’un metal et leur contenu theorique, je crois pouvoir remplir

partiellement cet objectif, mais encore une fois, les cours de l’hiver viendront

rapidement combler mon ignorance. Finalement, j’ai effectivement participe

activement aux discussions de groupe, au mieux que me le permettaient mes

connaissances. En ce sens, je me suis bien integre au groupe et a sa dynamique.

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4.4 Prochain stage

Je suis toujours aussi interesse dans la carriere de chercheur scientifique, plus

specialement en milieu universitaire. Tout porte a croire que mon prochain et

dernier stage se fera ici meme au laboratoire de Louis Taillefer. Il est encore

trop tot pour prevoir quelles seront les responsabilites qui me seront confiees a

ce moment ou le projet qui m’occupera. Par contre, il est fort probable que ce

projet sera une sorte de preparation a la maıtrise que je pourrai effectuer ici

sur un sujet en plein essor, soit celui des supraconducteurs a haute temperature

critique.

5 Conclusions et remerciements

En guise de conclusion, je peux affirmer que j’ai ete amplement satisfait de ce

stage, que ce soit au niveau des apprentissages techniques et theoriques ou des

relations humaines. J’ai ete tres bien entoure tout au long de l’automne par

une equipe motivante et experimentee. Je tiens d’ailleurs a remercier Jacques,

David, Jean-Philippe, Olivier, Ramzy, Makariy, Nicolas et Louis pour leurs

explications, leurs conseils et leur passion. Ils ont vraiment contribue a me

faire realiser un stage hautement formateur qui me permet d’envisager l’avenir

avec optimisme.

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A Resume de la presentation dans les cegeps

Il etait une fois l’electronOrigines et applications de la physique quantique

Au debut du XXe siecle, cer-tains scientifiques ont cru avoirentierement compris le fonction-nement de la nature. Pourtant,a la meme epoque, de nouvellesexperiences vinrent secouer l’edificeque la physique classique a misdes siecles a elaborer. En effet,les theories classiques comme la

mecanique et l’electromagnetisme expliquaient tres bien, jus-qu’alors, la plupart des phenomenes physiques observes. Lesexperiences se deroulant a l’echelle microscopique ou atomiqueont rendu necessaire la naissance de la theorie quantique.

Malgre ses fondements encore ettoujours mysterieux, la theoriequantique fournit aux physiciensde puissants outils pour representerla matiere a l’echelle atomique etamene de formidables applicationstechnologiques. En faisant appel aun minimum de mathematiques, je ferai un survol des experiencesayant mene a la physique quantique et j’expliquerai certaines ap-plications importantes comme le laser, la spectroscopie et l’ordi-nateur quantique.

.Francis LaliberteEtudiant au baccalaureat en physiqueFrancis.D.Laliberte@USherbrooke.ca

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