Rapport de stage - usherbrooke.ca · Rapport de stage 2.4 Recherche th eorique Mon int er^et pour...
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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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Rapport de stage
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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Rapport de stage
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 [email protected]
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