La prochaine fois que vous serez à la bibliothèque publique, assurez-vous de noter mentalement l’enfant assis à une table voisine en train de s’imprégner d’une biographie d’Albert Einstein. Ce gamin pourrait être le Charles D. Brown II de la prochaine génération, physicien quantique.
Marronqui a rejoint la Faculté des arts et des sciences de Yale en tant que professeur adjoint au Département de physique le mois dernier, est tombé sous le charme de la physique au collège de sa bibliothèque locale à Las Vegas, où il a lu sur Einstein et ses travaux en physique gravitationnelle.
Brown continuerait à obtenir un diplôme de premier cycle à l’Université du Minnesota, un doctorat. en physique de Yale en 2019, et mener des recherches postdoctorales à l’Université de Californie-Berkeley.
Il a reçu la National Science Foundation Graduate Research Fellowship en 2014, la D. Allan Bromley Fellowship for Graduate Research in Physics de Yale en 2017, la National Academies Ford Foundation Dissertation Fellowship en 2018, a cofondé la Yale League of Black Scientists, a reçu un National Academies Ford Foundation Postdoctoral Fellowship en 2020, a reçu le prix Quantum Creators 2021 et est l’un des principaux organisateurs de la semaine #BlackInPhysics, un effort pour reconnaître et promouvoir les réalisations scientifiques des physiciens noirs.
Dans une interview avec Yale News, Brown explique ce qui a éveillé sa curiosité pour l’univers, la découverte scientifique qui continue de l’étonner, ses propres recherches sur les propriétés exotiques des matériaux quantiques – et pourquoi sa vie de scientifique est tellement plus dynamique que il s’attendait.
Qu’est-ce qui a suscité votre intérêt pour la science à l’origine ?
Charles Brown : Jeune enfant, ma mère m’a inculqué une profonde curiosité pour l’univers. Même à ce jour, je ne me souviens pas d’une fois où ma mère n’a pas été fascinée par la présence de la lune, la position ostensiblement précaire de la Terre par rapport au soleil, l’idée de notre système solaire tournant autour de la galaxie de la Voie lactée et des réflexions sur l’existence d’autres planètes semblables à la Terre et porteuses de vie.
Bien qu’elle ne soit pas une femme très riche en argent et non une scientifique, elle était riche d’intellect et de passion pour apprendre tout ce qui l’entourait, en particulier la science. Parce qu’elle a été ma première enseignante et mentor, j’ai absorbé ces qualités d’elle, accordant une importance extraordinaire à l’apprentissage et à la recherche scientifique.
Y a-t-il d’autres scientifiques dans votre famille ?
Marron: Non, je suis le seul scientifique, mais il y a beaucoup de passionnés de science dans ma famille ! En fait, j’ai été le premier membre de ma famille élargie à obtenir un diplôme de premier cycle.
Quand avez-vous choisi la physique comme domaine d’études principal, et pourquoi ?
Marron: Enfant, je n’avais pas Internet à la maison et j’allais souvent à la bibliothèque publique locale (soutenez les bibliothèques publiques !). Pendant mes années de collège, je suis tombé sur des livres sur Albert Einstein à la bibliothèque et je suis devenu profondément fasciné par ses travaux sur la physique gravitationnelle et l’émission de lumière par les atomes.
Après des années à cannibaliser des appareils électroniques autour de ma maison pour des pièces de rebut afin de construire des choses intéressantes – au grand plaisir et au grand dam de ma mère – j’ai décidé de me spécialiser en ingénierie à l’université, mais j’ai maintenu un profond intérêt pour la physique. À l’université, j’ai rapidement réalisé que, bien que j’aime construire et concevoir des choses, j’étais surtout intéressé par la façon dont les choses fonctionnent et pourquoi elles sont comme elles sont, alors je suis passé à une spécialisation en physique et j’ai découvert que la physique expérimentale me convenait parfaitement.
Vous avez fait des recherches innovantes avec des simulations quantiques. Pouvez-vous décrire ce travail ?
Marron: Mon travail sur la simulation quantique consiste à construire des expériences qui permettent à un système quantique relativement simple d’émuler le comportement d’un système quantique plus complexe. Commençons par une analogie. Imaginez une boîte à œufs contenant des billes, les billes passant d’un bol à l’autre dans la boîte. Imaginez également que lorsqu’une nouvelle bille entre dans un bol dans lequel repose déjà une bille, les deux billes rebondissent l’une sur l’autre. Il s’avère que ce modèle simple peut décrire certaines propriétés intrigantes qui apparaissent dans la physique des matériaux réels.
Dans les matériaux, les électrons sautillent et rebondissent les uns sur les autres. Les détails de cette activité définissent de nombreuses propriétés des matériaux. Dans mon travail, je construis des arrangements de bols faits de lumière et j’étudie comment des atomes extrêmement froids sautillent autour de ces bols, ce qui me permet d’imiter des aspects de matériaux réels et d’étudier les propriétés quantiques exotiques qui émergent dans ces systèmes quantiques en interaction.
Quelle découverte scientifique vous a le plus intéressé ces dernières années ?
Marron: Bien qu’il y ait eu plusieurs découvertes scientifiques importantes et intrigantes ces dernières années, celle qui continue de m’époustoufler est la détection des ondes gravitationnelles, pour laquelle le prix Nobel de physique 2017 a été décerné. Que des trous noirs incroyablement massifs peuvent voyager à une vitesse proche de la lumière avant de s’écraser les uns contre les autres et d’émettre tellement d’énergie que des ondulations dans le tissu de l’espace-temps lui-même (ondes gravitationnelles) sont lancées dans l’univers, et que ces ondulations font que la longueur de tout se dilater et se contracter, ne cessera jamais de m’étonner. Plus j’y pense, plus je suis impressionné par l’incroyable univers.
Quel domaine de recherche vous intrigue le plus à l’avenir ?
Marron: Mes intérêts de recherche portent sur la mécanique quantique des systèmes à nombreuses particules, car cette physique concerne les matériaux quantiques (matériaux pour lesquels les effets quantiques uniques de cohérence et d’intrication sont cruciaux pour décrire les propriétés des matériaux), et comment les concepts de la topologie mathématique et différentielle la géométrie joue un rôle dans l’émergence des propriétés exotiques des matériaux quantiques.
En quoi la vie d’un scientifique est-elle différente de ce que vous envisagiez en tant qu’étudiant ?
Marron: Ma vie de scientifique est tellement plus merveilleusement dynamique que je ne le pensais. Quand j’étais étudiant, je pensais qu’en tant que scientifique professionnel, je travaillerais tout le temps sur quelque chose en laboratoire. Mais en réalité, je construis des expériences en laboratoire, j’écris du code pour contrôler des instruments scientifiques et collecter et analyser des données, je fais de longs calculs de physique à la plume, je fais des calculs numériques avec Python et Mathematica, je construis des modèles CAO 3D, Je voyage à travers le monde et discute de science avec d’autres scientifiques, j’établis des stratégies et un budget pour les opérations de laboratoire, je conseille et enseigne aux étudiants dans mon laboratoire et au-delà, et j’écris… beaucoup !
Qu’est-ce qui vous passionne le plus en dehors du laboratoire ?
Marron: En dehors du laboratoire, je suis passionné par la construction d’une vie merveilleuse avec ma femme ; résoudre les problèmes d’équité dans l’académie et créer une communauté parmi les physiciens, en particulier parmi ceux qui sont sous-représentés dans la discipline de la physique ; être un bon modèle pour les jeunes et mes pairs; et engager le grand public avec la science pour faire ma part pour créer une société plus informée et scientifiquement adepte.