Dugan O'Neil

Physique générale, particules subatomiques, systeme optique, biophysique, physique théorique

A détecté une particule subatomique insaisissable qui avait été rechercé demandée pendant plus d'une décennie: le quark top.

"Recherchez une carrière qui vous pose des défis et qui vous intéresse, plutôt que de simplement faire ce qui est plus facile ou mieux rémunéré. Les obstacles que vous allez connaître et votre curiosité vous motiveront et garderont vos aptitudes aiguisées."

Dugan O'Neil et ses collègues faisaient partie d'un groupe de physiciens des particules qui effectuaien d'un test appelé DZero. À l'automne de 2006, les membres du groupe DZero avaient étudié les quarks top pendant 11 ans, mais même après tout ce temps n'avaient pas réussi à trouver l'insaisissable quark top.

Dugan O'Neil se fout de la bruine qui semble tomber sans fin en dehors de son bureau à Burnaby, C-B. Lui et ses étudiants diplômés étaient sur le point d'essayer un nouveau programme informatique qui pourrait enfin «voir» le quark top enterré dans les données de DZero.

Les physiciens des particules cherchent à comprendre fondamentalement ce dont la matière est composée sur l'échelle la plus petite.  Ils ont appris que notre monde est constitué de petites unités, les particules élémentaires, comme les électrons et les quarks. Le quark top, aussi appelé «quark t», est l'un des six quarks connues. Jusqu'ici, cependant, les quarks top avaient seulement été observés dans des paires. Les physiciens du groupe DZero voulaient prouver que le quark t pouvait aussi exister seul.

La raison pour laquelle il était difficile de trouver le quark top est qu'il émet un signal très faible. Les théories avaient décrit la nature du signal que le quark top émettrait, mais le signal était si faible et le bruit de fond si intense que personne n'avait jamais été en mesure de le détecter. Même si la théorie avait été exacte à ce jour, il n'y avait aucune preuve expérimentale que le quark t seul existait. Il fallait trouver cette particule pour valider la théorie. Les scientifiques estimaient que le meilleur moyen de trouver le quark t seul était de concevoir un programme informatique intelligent qui serait en mesure d'identifier le quark top dans le bruit immense.

Mais quel programme d'ordinateur fallait-il utiliser? Personne ne savait à coup sûr. O'Neil avait un pressentiment.. Il avait assisté à une conférence quelques années auparavant où  quelque chose avait attiré son attention. Une partie de la conférence était consacrée à une méthode de programmation appelé "arbre de décision". Les arbres de décision servent, en particuier, à séparer les signaux du bruit d'une manière relativement simple et intuitive. O'Neil croyait qu'il pouvait réellement comprendre les arbres de décision, ce qu'il trouvait tout à fait rafraîchissant dans le monde autrement assez convolutée des techniques d'analyse avancées.
O'Neil pensait que les arbres de décision pouvaient peut-être même performer mieux qu'une technique informatique populaire concurrente appelée "réseaux de neurones". Les arbres de décision sont plus faciles à comprendre et à optimiser, et ils courent très vite. Mais personne n'avait jamais vraiment prouvé qu'ils pouvaient résoudre un tel problème difficile. Les physiciens ont passé de nombreuses nuits blanches à l'Universit Simon Fraser pour verifier l'efficacit des arbres de décision a traiter des données simulées. Puis, lors d'une nuit pluvieuse en 2006, le moment était venu de lancer le test ultime. O'Neil était assis à côté de son étudiant diplômé et un chercheur post-doctoral dans leur bureau. Les trois etaient en trin de regarder aux derniers details de leur programme. Jusqu'à ce moment-la, ils avaient refusé d'examiner tous les résultats préliminaires du programme car ils voulaient s'assurer que tout était parfait avant le dernier test. Enfin, la voix d'O'Neil a brisé le silence. Il a dit qu'ils étaient maintenant prêts à faire un essai.
"Si je le lance, la réponse va venir. Dois-je le faire? "
"Vas-y", son post-doc a répondu.
Et il a frappé sur la touche. Les trois ont retenu leur souffle jusqu'à ce qu'un nombre s'affiche sur l'écran en face d'eux. Le nombre montrait qu'ils avaient un signal - tout ce qu'ils avaient espéré. Après des verifications rigoureuses effectuees par leurs collègues dans le groupe DZero et un long examen interne, ils ont finalement publié un article décrivant la première preuve expérimentale de l'existence des quarks top seuls.

Le jeune scientifique ...

O'Neil a toujours su qu'il voulait être physicien. Il n'était pas le genre d'enfant qui aimait defaire et remonter les radios, mais il était fasciné par la science-fiction et curieux à propos de tout ce qui avait à voir avec l'espace. Pour comprendre ces choses, il a conclu qu'il avait besoin d'apprendre la physique sous-jacente. Alors, quand il était temps de quitter l'école secondaire, l'avenir était décidé. Il s'inscrira à un diplôme de physique à l'Université du Nouveau-Brunswick. Pour O'Neil, étudier la physique servait à bien plus que simplement comprendre la nature des choses. Pour un garçon grandissant dans un village du Nouveau-Brunswick, le choix de devenir professeur de physique était un objectif exotique. "La plupart des gens travaillent dans les milieux industriels, ce qui n'est pas le cas dans ma communauté d'origine. Donc, c'était un peu bizarre. Peut-être que c'est justement cette particularité qui m'a attiré vers ce travail.

Il a tombé dans la physique des particules presque par hasard. À 19 ans, O'Neil avait besoin d'un emploi d'été alors qu'il postulait pour des postes de recherche partout au Canada. Michel Lefebvre, un jeune professeur de physique de l'Université de Victoria lui a offert un poste. L'invitation est venue un peu comme un choc. O'Neil ne s'y attendait pas. Il a sorti une carte routière et était ravi de découvrir que Victoria était sur une île, un bon endroit pour passer l'été. Travailler avec Lefebvre s'est avéré une période déterminante dans sa carrière. Lefebvre devint le mentor, puis le directeur de thèse d'O'Neil, qui travaille toujours dans le domaine de la physique des particules.
L'innocence et la modestie rayonnent à partir du sourire enfantin d'O'Neil qui est devenu professeur agrégé à l'Université Simon Fraser. Quand on lui a demandé de se décrire il a répondu le suivant : "j'ai une personnalité très calme. Je suis rarement en colère, ni énervé. Mais quand je discute de sujets qui m'intéressent beaucoup, je devient très enthousiaste."
O'Neil n'a jamais regretté d'entrer dans la physique des particules, bien que ce domaine vient avec des défis. La plupart des particules élémentaires existent seulement à des niveaux d'énergie très élevés. Pour étudier ces particules, les physiciens accélérant la matière à des vitesses énormes dans de gigantesques instruments circulaires souterrains . Le Grand collisionneur de hadrons, le plus grand accélérateur de particules au monde, a un diamètre de 27 km. En raison de l'envergure des expériences dans le domaine de la physique des particules, il faut collaborer avec d'autres chercheurs. O'Neil travaille généralement dans des groupes comptant jusqu'à 3 000 scientifiques. La participation de tant de chercheurs à un même projet implique une certaine perte de liberté individuelle. O'Neil aime cependant travailler dans cet environnement. Après tout, la collaboration sur de grands projets en physique des particules donne à O'Neil l'opportunité de travailler avec les gens les plus intelligents dans le monde, quelque chose qu'il ne voudrait pas manquer.
Rédigé par Auweter Sigrid. Basé sur une communication personnelle, http://www.fnal.gov/, et http://www.particleadventure.org/.

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