Yen-Jie Lee sonde les données de collision de particules pour trouver des indices sur les origines de l’univers | Nouvelles du MIT

Lorsque Yen-Jie Lee est arrivée au MIT en tant qu’étudiante diplômée en 2006, ce fut un peu un choc culturel. L’aspirant physicien des particules avait étudié la physique à l’Université nationale de Taiwan avant que sa carrière ne prenne une pause dans les montagnes boisées de Taiwan. Là, il a travaillé comme lieutenant du corps des marines pour accomplir le service militaire requis par la nation. Il se souvient encore du crépitement assourdissant des exercices d’artillerie et de la pression inflexible de la vie militaire quotidienne.

“Cette expérience a fait de moi une personne beaucoup moins affectée par la pression”, se souvient Lee. “Mais après deux ans à vivre dans une forêt de singes, mon anglais était assez mauvais et j’avais l’impression d’avoir oublié toute la physique que j’avais apprise.”

Néanmoins, vers la fin de son service, Lee a postulé à des programmes de doctorat, dont plusieurs aux États-Unis. Lorsqu’il a visité le MIT, il a ressenti une affinité immédiate avec le professeur de physique Wit Busza.

“Même s’il ne pouvait pas me comprendre à cause de mon accent, nous pensions que nous étions chacun des gens merveilleux, et à la fin de la journée, j’ai décidé de me donner un essai”, a déclaré Lee. “Venir au MIT a complètement changé ma vie.”

En tant qu’étudiant diplômé dans le groupe de Busza, Lee a eu l’opportunité de se rendre à Genève à un moment charnière de la physique des particules. Là, les scientifiques se préparaient à allumer le Large Hadron Collider, le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde. On prévoyait que les collisions de particules produites par le LHC produiraient des conditions similaires à celles de l’univers primitif, et peut-être des phénomènes entièrement nouveaux et imprévisibles.

Lee s’est retrouvé au cœur de l’équipe d’analyse, où il a rapidement appris à communiquer avec d’autres scientifiques, dans la langue de l’anglais et les équations de la physique. Il a finalement aidé à mesurer et à interpréter certaines des premières collisions du LHC – des analyses très attendues que Lee, qui attribue à sa formation militaire pour l’avoir aidé à rester concentré, a adopté facilement.

“Il y avait plusieurs milliers de collaborateurs, tout le monde s’intéressait à cette physique, et j’ai été l’un des premiers à comprendre les données”, explique Lee. “Pour moi, l’excitation de ces premières mesures était tellement plus grande que la pression.”

Depuis ces premiers jours, Lee a continué à chercher des indices sur les débuts de l’univers, en utilisant les données du LHC. Au MIT, où il est maintenant professeur agrégé de physique, il recherche des modèles et des interactions dans les conséquences extrêmes des collisions de particules qui pourraient nous dire quelque chose sur la façon dont l’univers a vu le jour. Ces expériences pourraient également révéler le fonctionnement interne d’autres environnements extrêmes, tels que les étoiles à neutrons.

“Chaque fois que nous recueillons une petite information, nous en comprenons un peu plus sur l’univers primitif”, dit-il. “Cela me donne envie d’en savoir encore plus.”

“La loi de la nature”

Lee est né à Taichung City, une municipalité industrielle du centre-ouest de Taiwan. En grandissant, il se souvient avoir été attiré par les mathématiques et la physique, bien qu’au lycée, il assiste rarement aux cours. Un programme chargé de concours scientifiques l’a souvent empêché d’aller à l’école, car il était régulièrement choisi pour représenter son lycée dans des expo-sciences nationales et des concours de résolution de problèmes en mathématiques, physique, chimie et informatique.

“C’était comme une éducation pour moi”, dit-il.

Après avoir concouru dans plusieurs matières, Lee s’est rendu compte qu’il était le plus intéressé par une : la physique. Lorsqu’il s’est inscrit à l’Université nationale de Taïwan en tant qu’étudiant de premier cycle, il a passé sa première année à effectuer une série de stages en physique, notamment en travaillant dans un laboratoire d’optique, en participant à une étude sur les supraconducteurs et en campant dans un observatoire pour suivre les étoiles. C’est un stage en physique expérimentale des particules qui a lancé sa carrière universitaire.

Lee a travaillé comme stagiaire sur l’expérience Belle, une expérience de physique des particules qui a épuisé l’accélérateur de particules KEKB à Tsukuba, au Japon. L’accélérateur a été conçu pour faire entrer en collision des électrons avec des positrons – les homologues de l’antimatière aux électrons. Lors de leur collision, les électrons et les positrons se sont annihilés en une pluie de sous-particules. Des scientifiques, dont Lee, ont recherché des signes de particules exotiques et ont suivi la désintégration de particules rares à la suite de l’annihilation.

“Je me suis beaucoup amusé avec ce système très simple”, déclare Lee, qui a basé ses thèses de premier cycle et de maîtrise sur les données de l’expérience Belle. “Cela m’a donné envie d’apprendre la loi de la nature et de savoir si nous pouvons trouver une nouvelle physique et de nouveaux phénomènes impliquant la détection de particules.”

Voyage en avion

Après avoir terminé son service militaire à Taïwan, Lee est venu au MIT et a rejoint son conseiller Busza pour travailler au LHC, où l’accélérateur se préparait à faire entrer en collision des ions lourds pour produire un mélange de particules bien plus compliqué et exotique que les collisions entre électrons et positrons.

“Les collisions d’ions lourds créent un environnement d’environ 5 billions de degrés, et nous pouvons observer le refroidissement de ce système”, explique Lee. “C’est fondamentalement le même chemin de l’univers primitif, 10 microsecondes après le Big Bang.”

Lee tenait à sonder les retombées des collisions d’ions lourds, bien qu’à l’époque les premières expériences impliquaient des collisions moins compliquées entre protons. Il se trouve que Lee a été placé dans l’équipe de recherche pour rédiger le premier article de physique rapportant les résultats de ces premières expériences proton-proton.

Le LHC a commencé à exécuter ses premières expériences sur les ions lourds vers la fin du doctorat de Lee, et il a pu analyser certaines des premières données de ces essais très attendus. Grâce à ces analyses, il a découvert des quarks en mouvement rapide produits lors des collisions, qui traversaient le plasma résultant en jets.

“C’est comme regarder une balle tirée dans l’eau”, dit Lee. “Nous pouvons voir le sillage qui suit la balle et pouvons l’utiliser pour en savoir plus sur la propagation du son de l’eau. C’est la même chose avec ces jets, où nous pouvons utiliser des quarks pour en savoir plus sur le son de l’univers primitif. »

En 2013, Lee a accepté une offre pour rejoindre la faculté de physique du MIT en tant que membre du Relativistic Heavy Ion Group, où il a continué à diriger l’analyse des données sur les ions lourds du LHC, et développe de nouvelles techniques pour rechercher des particules exotiques et de nouvelles , phénomènes imprévisibles.

“Au MIT, la pression est très élevée, et il y a des moments d’excitation et des moments où vous sentez que vous ne faites pas aussi bien que vous l’espériez”, dit Lee. «Mais les collègues de notre groupe, Gunther Roland et Bolek Wyslouch, ont construit un environnement très favorable. J’en suis très reconnaissant. »

Il est également reconnaissant d’avoir eu la chance de voir le monde à travers sa carrière en physique. Il a donné des conférences et assisté à des conférences dans plus de 30 pays, et a effectué des séjours prolongés dans de nombreux pays pour découvrir de nouvelles perspectives.

“Lorsque je visitais d’autres pays, j’essayais de rester un ou deux mois, pour apprendre comment différentes personnes vivent leur vie quotidienne”, explique Lee. « Avant, je ne pensais pas sortir de Taïwan. J’ai eu tellement de chance de vivre tant de différences. »

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