Canadian Subatomic Physics Long Range Plan

Section 3 –
Réaliser le plan de recherche

La réalisation des projets ambitieux de la communauté canadienne de physique subatomique nécessitera un soutien de plusieurs sources : les principales installations de recherche nationales, TRIUMF, le SNOLAB et l’Institut Périmètre; les universités qui accueillent la majorité des chercheurs en physique subatomique, y compris les étudiants et les postdoctorants; les infrastructures de soutien, comme les ordinateurs et les réseaux à haute performance; et les organismes de financement fédéraux, le CRSNG et la FCI. En outre, la communauté devra être cohésive et inclusive pour s’attaquer efficacement aux moteurs scientifiques et optimiser la réussite des stagiaires.

La communauté canadienne de physique subatomique

La réalisation du plan de recherche dépend avant tout de la communauté canadienne des chercheurs en physique subatomique. Cette communauté a réussi à s’imposer sur la scène mondiale grâce à son organisation et à une approche collaborative cohésive. Elle est également véritablement nationale : la figure 5 et le tableau 1 montrent la répartition géographique des chercheurs admissibles à une bourse en physique subatomique et son évolution sur une échelle de temps de 10 ans. La communauté de la physique subatomique continue d’être dynamique et forte dans toutes les régions du Canada, avec une croissance récente importante en Ontario. Le renouvellement des chercheurs principaux de la communauté, à un peu plus de 2 % par an, est conforme au taux de départ à la retraite prévu, mais il y a eu récemment une croissance supplémentaire due en partie à l’injection de fonds du programme Apogée Canada par l’intermédiaire de l’Institut McDonald et à l’embauche consécutive de 12 nouveaux professeurs. Un autre renouvellement des chercheurs principaux sera nécessaire au cours de la prochaine décennie. À cet égard, le programme de soutien à des postes de professeur offert par TRIUMF est efficace et de tels liens entre les universités et les installations nationales canadiennes pourraient être étendus pour soutenir davantage le renouvellement de la communauté.

Figure 5.
Les institutions canadiennes participant à la recherche en physique subatomique en 2021.
Table 1.
Répartition géographique du nombre de chercheurs en physique subatomique financés par le CRSNG en 2011, 2015 et 2021. La communauté de la physique subatomique continue d’être dynamique et forte dans toutes les régions du Canada, avec une croissance récente importante en Ontario.
Région 2011 2015 2021
Colombie-Britannique (BC) 86 88 88
Prairies (AB, SK, NB) 38 38 40
Ontario (ON) 60 66 81
Québec (QC) 35 31 32
Atlantique (NL, NB, NS, PE) 6 8 8
Total 225 231 251

Le profil de recherche de la communauté canadienne a évolué au cours des deux dernières décennies, pour refléter les progrès réalisés dans le domaine et l’évolution des priorités scientifiques. La figure 6 montre l’évolution des tendances de la recherche au sein de la communauté au cours des 20 dernières années, par exemple l’accent mis sur les propriétés des neutrinos et la recherche de la matière noire, conformément aux tendances mondiales et à la présence de SNOLAB au Canada. Pour ce qui est de l’avenir, étant donné que le Canada est le principal hôte de TRIUMF et que plusieurs nouvelles installations internationales seront mises en service au cours de la prochaine décennie (p. ex. FRIB et FAIR), il existe des possibilités de croissance dans le domaine de la structure nucléaire.

Figure 6.
Le nombre de chercheurs en physique subatomique financés par le CRSNG, classés selon le principal moteur scientifique de leur recherche, est indiqué pour 2000 et 2020. Le profil de recherche de la communauté canadienne a évolué au cours des deux dernières décennies, pour refléter les progrès dans le domaine et l’évolution des priorités scientifiques, par exemple l’accent mis sur les propriétés des neutrinos et la recherche de la matière noire, conformément aux tendances mondiales et à la présence de SNOLAB au Canada.
Table 2.
Nombre moyen d’étudiants à la maîtrise et au doctorat supervisés par chercheur équivalent temps plein (ETP), et comparé à la capacité de supervision correspondante. Il existe une capacité latente importante au sein de la communauté pour la formation d’étudiants diplômés supplémentaires. Cette capacité représente une occasion précieuse de maximiser à la fois les résultats scientifiques des investissements existants et la formation de membres hautement qualifiés des travailleurs canadiens. En 2020, environ 60% des étudiants diplômés étaient des étudiants internationaux.
Année Étudiants gradués supervisés
(Moyenne par ETP)
Capacité de supervision
(Moyenne par ETP)
2015 2.1 3.7
2020 2.6 3.7

La physique subatomique est un domaine de recherche dont les progrès dépendent essentiellement de l’interaction entre la théorie et l’expérience. La communauté théorique canadienne a toujours représenté environ 30 % de l’ensemble de la communauté, mais le nombre de chercheurs en théorie financés par le CRSNG a légèrement diminué au cours de la dernière décennie pour atteindre 24 %, bien que le nombre total de chercheurs ait augmenté. Il existe un fort soutien au sein de la communauté de la physique subatomique pour un programme théorique dynamique, et les théoriciens canadiens ont eu du succès et un impact mondial dans de multiples sous-domaines; nous observons par conséquent l’occasion de développer l’effort théorique canadien. À cet égard, il est vital que les deux thèmes principaux de la recherche théorique – le développement formel de nouveaux principes et structures, et la phénoménologie synergique avec l’expérience – soient poursuivis avec vigueur. Tous les aspects de la recherche théorique bénéficient de canaux efficaces de communication et de collaboration. En s’appuyant sur le travail de centres existants tels que l’Institut Périmètre, l’Institut McDonald, la Station de recherche internationale de Banff (BIRS), TRIUMF et le SNOLAB, on constate des occasions pour soutenir davantage la communauté théorique avec des programmes d’ateliers thématiques qui ont été couronnés de succès ailleurs dans le monde, par exemple, dans des institutions comme l’Institut Kavli de physique théorique (KITP) et l’Institut de théorie nucléaire (INT) aux États-Unis, le CERN en Suisse, l’Institut de physique théorique de Mayence (MITP) en Allemagne et le Centre international de physique théorique (CITP*) en Italie.

La communauté de la physique subatomique établit également des collaborations interdisciplinaires avec des domaines de recherche adjacents, comme le souligne la section 1. Cela s’avère précieux, car ces collaborations ont traditionnellement fourni un terrain fertile pour de nouvelles idées théoriques et de nouvelles applications technologiques. Il existe d’importants chevauchements dans les objectifs scientifiques avec les domaines de l’astronomie et de la cosmologie, de la physique atomique, moléculaire et optique, et plus généralement de la science des matériaux. Les collaborations interdisciplinaires sont également motivées par le chevauchement des outils technologiques et par le développement de technologies émergentes telles que la détection quantique.

Au-delà du profil scientifique de la communauté de la physique subatomique, il est nécessaire d’aborder des questions plus larges d’équité, de diversité et d’inclusion. La société canadienne est diverse et la célébration de cette diversité constitue un aspect important de notre identité nationale. En outre, l’égalité des chances et la représentation équitable sont des moteurs principaux de l’économie et du progrès scientifique. Une enquête nationale sur la communauté de la physique, menée par le comité d’Équité, de diversité d’inclusion de l’Association canadienne des physiciens en 2020, a confirmé que la diversité au sein du domaine ne correspond pas à celle de la société en général. En effet, la fraction de femmes titulaires d’une subvention du CRSNG dans la communauté de la physique subatomique est passée de 12 % en 2016 à 15 % en 2021, mais elle demeure bien inférieure à celle d’un certain nombre d’autres domaines des STIM. L’enquête d’EDI de l’Association canadienne de Physique a indiqué qu’au sein de la communauté de la physique au sens large, ces disparités entre les sexes sont similaires à tous les niveaux, des étudiants de premier cycle aux professeurs, tandis que les disparités pour les autres groupes d’équité étaient plus importantes pour ceux qui se trouvent à des étapes ultérieures de leur carrière. Bien que les résultats définitifs de l’enquête n’étaient pas encore disponibles au moment de la rédaction du présent document, le Comité de planification à long terme s’est associé à l’équipe de l’enquête EDI de l’Association canadienne de physique pour ajouter des questions qui permettraient de séparer les réponses de la communauté de la physique subatomique de celles de la communauté de la physique en général. Ainsi, si l’enquête initiale de 2020 fournit une base de référence, dans les années à venir, les données longitudinales des enquêtes annuelles fourniront des informations précieuses à la communauté pour évaluer les progrès accomplis dans la réalisation des objectifs de diversité et l’inclusivité de la communauté dans son ensemble. À cet égard, les efforts déployés par des organismes de financement comme le CRSNG et la FCI pour s’assurer que les comités d’examen sont diversifiés et pour exiger des demandeurs de subventions qu’ils abordent explicitement les initiatives d’EDI sont les bienvenus.

Recommandation pour la communauté
5 — Équité, Diversité et Inclusion

La communauté canadienne de la physique subatomique manque de diversité, à l’instar de certains autres domaines scientifiques et technologiques. Ce manque de représentation a de nombreuses causes et s’étend à toute la gamme des carrières, des étudiants diplômés aux professeurs chevronnés. Il est largement reconnu que la diversité est précieuse pour la recherche et que le manque de diversité constitue, en soi, un obstacle à l’entrée dans le domaine.

  • Nous recommandons la poursuite d’autres actions soutenues alignées sur la charte Dimensions des trois organismes fédéraux de financement de la recherche, y compris la collecte et l’analyse régulières de données, des initiatives ciblées pour améliorer l’équité, la diversité et l’inclusion dans les activités communautaires, et l’utilisation par la communauté de comités formels par le biais des instituts pour soutenir ces efforts ou les coordonner avec les partenaires.
  • Nous recommandons à la communauté de la physique subatomique de promouvoir une représentation équilibrée dans les rôles de direction à haute visibilité, car les personnes occupant ces postes sont des modèles importants, tout en reconnaissant que la réalisation d’une représentation adéquate peut augmenter la charge de travail des membres des groupes sous-représentés.
  • Nous recommandons que la communauté de la physique subatomique favorise l’inclusion en reconnaissant l’héritage de la colonisation au Canada, par exemple en reconnaissant l’utilisation des terres lors d’événements organisés au Canada, conformément à l’esprit des appels à l’action de la Commission de vérité et de réconciliation du Canada et de la Déclaration des Nations Unies sur les droits des peuples autochtones.
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J’ai beaucoup appris au-delà de la portée de la recherche en ayant une femme comme directrice de thèse. J’ai eu un aperçu du travail supplémentaire auquel les membres du corps professoral des minorités sont confrontés dans les universités. Ma directrice de thèse était impliqué dans des programmes d’équité, de diversité et d’inclusion (EDI) et de sensibilisation. L’un de ces programmes vise à faire venir des élèves autochtones du secondaire à l’Université du Manitoba pour qu’ils fassent l’expérience de différents programmes scientifiques dans l’espoir d’encourager ces personnes à poursuivre des études scientifiques. Ma participation à ces programmes de sensibilisation m’a permis de mieux comprendre l’expérience que vive d’autres personnes au Canada.

— Brynne Blaikie (MSc, University of Manitoba, 2022)

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La communauté canadienne de la physique subatomique compte de nombreux étudiants de premier et deuxième cycles, des boursiers postdoctoraux et des associés de recherche, qui représentent le moteur pour faire progresser la recherche de manière significative et qui reçoivent une formation générale dans un domaine de recherche technique et international. Cette formation fait partie intégrante du programme de recherche en physique subatomique. Comme nous le verrons plus en détail dans la section 4, l’une des particularités de la formation en physique subatomique est la nature hautement collaborative et internationale de ses activités. L’enquête auprès de la communauté de planification à long terme a mis en évidence une capacité latente importante pour la formation d’étudiants diplômés supplémentaires (voir tableau 2). Cette capacité représente une occasion précieuse de maximiser à la fois les résultats scientifiques des investissements existants et la formation de membres hautement qualifiés des travailleurs canadiens.

Le perfectionnement professionnel des nouveaux professeurs et chercheurs au Canada est également essentiel au renouvellement de la recherche. Un autre résultat de l’enquête communautaire montre que les chercheurs en début de carrière (mais aussi tous les professeurs et chercheurs, dans une moindre mesure) ont souligné que la capacité à recruter des stagiaires talentueux était le principal obstacle à l’augmentation de la productivité de la recherche. La nature collaborative du domaine peut aussi apporter un soutien, grâce à un partage efficace de l’information. Il est de plus reconnu que des fonds de recherche supplémentaires et du temps pour la recherche peuvent être très précieux au cours des premières années d’une carrière. Le programme de bourses de recherche en début de carrière Arthur B McDonald du CRSNG, qui vient d’être rebaptisé, offre un tel soutien; une expansion du programme à une échelle similaire à celle des programmes de soutien de chercheurs en début de carrière disponibles dans d’autres pays, en physique subatomique et dans d’autres domaines de recherche canadiens, serait utile pour lancer la carrière des nouveaux professeurs et chercheurs.

Recommandation pour la communauté
6 — Formation et perfectionnement professionnel

Pour permettre au personnel hautement qualifié de recevoir une formation fondée sur la structure de collaboration nationale de la recherche en physique subatomique, nous recommandons la coordination et le partage des possibilités de formation entre les centres, les instituts et les universités du Canada.

Pour soutenir le perfectionnement professionnel, nous recommandons que les chercheurs en début de carrière soient encadrés de manière à acquérir rapidement une connaissance de l’écosystème canadien d’aide et de financement de la recherche en physique subatomique, et qu’ils aient la possibilité d’interagir largement avec la communauté.

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La communauté canadienne de la physique subatomique a utilisé l’auto-organisation de manière efficace pour accroître son impact mondial, et a soutenu les instituts communautaires qui peuvent défendre ses intérêts auprès du gouvernement et des organismes de financement. Les processus de planification à long terme sur une base de 5 ans constituent une partie importante de l’organisation communautaire, mais le Comité de planification à long terme voit également l’intérêt de formaliser la coordination de certaines activités de promotion efficaces et plus fréquentes, par exemple par les Instituts communautaires ICPN et l’IPP.

Recommandation pour la communauté
7 — Communication et engagement avec les agences et le gouvernement

Nous recommandons la formalisation (par ex. par l’ICPN et l’IPP) d’un comité de consultation sur la physique subatomique pour l’engagement et la mobilisation auprès des agences de financement et du gouvernement.

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L’un des avantages d’effectuer mes études supérieures à l’Université Simon Fraser est que j’avais un accès direct à TRIUMF. Cela m’a permis non seulement d’effectuer mes propres recherches, mais j’ai pu participer à de nombreuses autres expériences. De plus, j’ai pu observer le fonctionnement quotidien de TRIUMF qui comprend non seulement les préparatifs pour les expériences à venir, mais aussi les préparatifs pour les progrès à long terme alors que les débuts d’ARIEL étaient en cours. Mes expériences à l’Université Simon Fraser et à TRIUMF m’ont préparée pour le travail que j’effectue actuellement en tant que scientifique de projet au Lawrence Berkeley National Laboratory. Je sais utiliser toutes les ressources qui sont à ma disposition. Je reconnais également l’importance d’établir de solides collaborations avec d’autres chercheurs à la fois localement et dans d’autres institutions afin de créer le soutien nécessaire pour générer un programme scientifique solide. Je me sens confiante dans ma carrière pour aller de l’avant.

— Dr Jennifer Pore (PhD, Simon-Fraser University, 2016), Project Scientist, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California

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En tant qu’étudiant autochtone, le fait d’être financé pour l’été m’a apporté d’incroyables possibilités de recherche et d’apprentissage, comme travailler à l’élaboration d’une contribution théorique pour une expérience au Jefferson Lab.

— Nicholas O’Neil (student, Memorial University of Newfoundland)

Financement

Le financement des investissements et des opérations est essentiel pour soutenir le plan de recherche en physique subatomique. Nous caractérisons le soutien nécessaire dans les recommandations ci-dessous.

Financement en capital

La communauté de la physique subatomique a réussi à obtenir un soutien important pour les financements en capital des programmes de la FCI au cours des 15 à 20 dernières années, et les récentes mesures visant à permettre des conditions de jumelage plus souples et, surtout, à régulariser le calendrier des concours, sont les bienvenues pour faciliter la planification à plus long terme. Le financement en capital de la FCI pour les projets de physique subatomique a totalisé 372 millions de dollars depuis 2002, dont 52 % ont été consacrés au soutien direct des principales installations canadiennes de physique subatomique (TRIUMF, SNOLAB, Institut Périmètre). Pour 2019–2020, la communauté de la physique subatomique a reçu 13,5 millions de dollars, soit 3,8 % du financement des bourses de la FCI (https://www.innovation.ca/fr/propos/gouvernance/rapports-annuels-plans-directeurs). Ce niveau de soutien permettra le développement substantiel de nouveaux projets dans les années à venir, comme prévu dans le portefeuille de recherche.

Recommandation en matière de financement
8 — Programmes de la FCI

Le soutien au développement des infrastructures par la FCI a été déterminant pour le développement de la recherche en physique subatomique au Canada. Nous recommandons de maintenir ces investissements aux niveaux annualisés actuels, ce qui s’avérera indispensable à la réussite du plan canadien de recherche en physique subatomique, y compris les initiatives subséquentes proposées.

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Financement des opérations

Le succès des programmes canadiens de recherche en physique subatomique dépend essentiellement de l’accès à de nouveaux capitaux pour développer et construire des expériences, ainsi que du soutien opérationnel pour exécuter les expériences, découvrir de nouvelles sciences et former le personnel hautement qualifié.

La Section d’évaluation de la physique subatomique du CRSNG, avec son modèle de financement par enveloppe et ses programmes de subventions de projets, individuelles, d’appui aux ressources majeures (ARM) et d’outils et d’instruments de recherche (OIR), s’est avérée bénéfique pour la recherche en physique subatomique, qui fonctionne souvent avec de grandes équipes multinationales et sur des délais plus longs. Avec un niveau de coordination et de financement approprié, les structures de financement de l’enveloppe de physique subatomique de la FCI et du CRSNG peuvent soutenir avec succès la communauté de la physique subatomique en maximisant l’impact de sa recherche et de sa formation. La communauté apprécie également le fait que le CRSNG ait agi rapidement et de manière décisive pour minimiser l’impact de la COVID-19 sur la recherche canadienne, en mettant en œuvre des prolongations précieuses et en fournissant des fonds de récupération en 2020 pour atténuer les problèmes liés aux blocages et aux perturbations des activités internationales. Cela a permis à la communauté de résister à la pandémie mondiale et de poursuivre plusieurs de ses projets de recherche en cours.

Figure 7.
Le financement annuel moyen de la physique subatomique est présenté en différentes catégories sur des fenêtres de cinq ans, en fonction du temps. Les investissements en capital (première barre) sont mis en contraste avec le financement des opérations (deuxième barre) pour chaque fenêtre temporelle. Il n’y a pas d’ajustement à l’inflation. Les montants des subventions et des contributions de contrepartie de la Fondation Canadienne pour l’innovation (FCI) ne comprennent pas les investissements de la FCI à l’appui de l’infrastructure ARIEL au laboratoire TRIUMF, des installations SNOLAB et de l’Institut Périmètre. La part de financement de l’Institut Arthur B McDonald (MI) correspond uniquement aux fonds alloués en soutien direct à la recherche. Le financement des opérations n’a pas suivi le rythme des investissements en capital au cours des dernières années, ce qui a entraîné une modification importante du ratio entre le financement des opérations et l’investissement en capital.

Comme indiqué ci-dessus, la communauté a particulièrement bien réussi à obtenir le soutien financier de la FCI. Toutefois, la croissance du financement des opérations a été limitée au cours de la dernière décennie. Comme l’illustre la figure 7, le financement des opérations n’a pas suivi le rythme des investissements en capital au cours des dernières années, ce qui a entraîné une modification importante du ratio entre le financement des opérations et le financement du capital d’investissement.

En 2019-2020, l’enveloppe de 26 millions de dollars du CRSNG pour la physique subatomique représentait 0,8 % de l’ensemble du financement des trois organismes fédéraux de financement de la recherche, et moins de 2 % du financement du CRSNG (https://www.nserc-crsng.gc.ca/NSERC-CRSNG/Reports-Rapports/plans-plans_fra.asp). Ce chiffre est bien inférieur aux 3,8 % du financement de la FCI alloués aux projets de physique subatomique au cours de cette période, et indique que l’exploitation complète de cet investissement en capital pour maximiser les résultats scientifiques et de formation est limitée. En effet, l’enveloppe de la physique subatomique est restée pratiquement inchangée entre 2005 et 2015, ce qui a considérablement réduit le soutien opérationnel après prise en compte de l’inflation. Depuis 2015, l’enveloppe a augmenté de 23 % (5,5 M$), contribuant à atténuer ce qui était devenu un déficit critique de soutien opérationnel aux projets. Bien que cette augmentation soit bienvenue et qu’elle permette de maximiser l’impact scientifique des investissements précédents en capital, après ajustement pour tenir compte d’une inflation de 1,5 %, elle représente un financement approximativement stable en termes réels depuis 2005.

Le succès et l’évolution de la communauté canadienne, ainsi que le développement de la physique subatomique au niveau mondial au cours des 5 dernières années, justifient de nouvelles augmentations de l’enveloppe de la physique subatomique, comme indiqué ci-dessous :

  1. Assurer la transition de douze professeurs de l’IM soutenus par les Fonds Apogée vers l’enveloppe de physique subatomique (nécessitant 1,2 million de dollars en supposant le financement actuel par ETP). Ces professeurs sont tous intégrés dans la communauté de la physique subatomique et travaillent sur des projets dont les échéances dépassent le programme du Fonds Apogée.
  2. Besoins de financement opérationnel :
    1. Capitaliser sur l’investissement en capital : La communauté de la physique subatomique a continué à obtenir avec succès des financements de la FCI pour de nouvelles infrastructures expérimentales dans des installations nationales et extraterritoriales. Pour tirer parti de ces investissements et permettre à la communauté canadienne d’être concurrentielle sur le plan international, un financement opérationnel supplémentaire est nécessaire.
    2. Maximiser les possibilités de formation : les récents investissements dans l’infrastructure de TRIUMF (en particulier ARIEL) et du SNOLAB (offrant une utilisation complète de l’espace utilisateur scientifique) constituent l’occasion de renforcer la stature mondiale de ces installations et de créer de vastes possibilités de formation pour le personnel hautement qualifié. Cela nécessite un soutien opérationnel suffisant pour maximiser l’impact scientifique des installations. Les investissements dans l’infrastructure des installations extraterritoriales telles que le CERN et le JLab demandent également un soutien opérationnel complet afin de maximiser les possibilités de formation du personnel hautement qualifié canadien.
    3. Développer les futurs projets phares : comme indiqué dans le portefeuille, la prochaine décennie verra la mise en service de plusieurs installations nucléaires internationales (FRIB, FAIR, EIC) et une nouvelle génération d’expériences de détection des neutrinos et de la matière noire. La capacité de la communauté canadienne à jouer un rôle efficace dans ces projets de transformation dépendra à la fois du financement de l’enveloppe de la physique subatomique du CRSNG pour les opérations et des fonds de la FCI et de l’OIR pour les contributions en capital. L’entier engagement dans ces projets nécessitera de nouvelles augmentations de l’enveloppe dans la seconde moitié de la décennie.
    • La mise en œuvre complète du plan de recherche proposé, y compris les points (a–c) ci-dessus, exige une augmentation de la capacité de recherche et du personnel hautement qualifié au cours des cinq prochaines années. En effet, il est reconnu que la communauté a la capacité de former 40 % d’étudiants diplômés supplémentaires. Compte tenu du nombre actuel de chercheurs et des allocations moyennes des étudiants, cela se traduit par une augmentation de l’enveloppe de 4 millions de dollars, ce qui permettrait un certain nombre de développements critiques décrits ci-dessus.
  3. Le financement des nouvelles occasions (par exemple, pour soutenir le programme d’OIR) continue d’être très limité, et le rétablissement de cette fraction de l’enveloppe à un niveau de base de 5 % nécessite un financement supplémentaire (1 million de dollars)

Au total, ces arguments soutiennent une croissance de l’enveloppe de physique subatomique de 6,2 millions de dollars (en dollars courants) jusqu’en 2026. Cet objectif devra être adapté en fonction de la croissance de la communauté canadienne des chercheurs en physique subatomique.

Les besoins de financement opérationnel associés aux points 1, 2(a,b) et 3 reflètent les composantes essentielles du programme de recherche. Ils sont critiques pour maximiser efficacement le rendement du capital investi dans les projets en cours, et l’infrastructure développée à TRIUMF et SNOLAB et dans les installations à l’étranger. D’autres investissements opportuns permettront de s’engager plus fermement dans les nouvelles installations internationales, comme indiqué au point 2(c), et dans d’autres occasions émergentes.

Les arguments exposés ci-dessus, combinés aux recommandations scientifiques présentées à la section 2, conduisent aux recommandations suivantes pour le financement de l’enveloppe de physique subatomique du CRSNG.

Figure 8.
Le nombre de chercheurs en physique subatomique au cours des 15 dernières années dont la recherche est financée par le CRSNG et l’Institut Arthur B McDonald. Avec la fin du financement du Fonds d’excellence de recherche Apogée Canada (CFREF) de l’Institut McDonald, les professeurs financés par l’Institut McDonald auront besoin du soutien opérationnel du CRSNG.
Figure 9.
Financement du CRSNG alloué à différents programmes dans l’enveloppe de la physique subatomique au cours des 15 dernières années. Le soutien aux coûts de fonctionnement récurrents (au sein des programmes de subventions à la découverte et du programme ARM) a augmenté ces dernières années. Or, en 15 ans, cette croissance vient à peine de rattraper l’inflation. Entre-temps, la portion des fonds affectés au financement des immobilisations par l’entremise du programme d’outils et d’instruments de recherche (OIR) a diminué à une fraction mineure de l’enveloppe. La FCI est devenue la principale source de financement des immobilisations. À noter que l’augmentation de l’enveloppe en 2007 correspond à une contribution ponctuelle hors enveloppe aux fonds de fonctionnement de SNOLAB.
Recommandation en matière de financement
9 — Enveloppe du CRSNG pour la physique subatomique

Pour maximiser l’impact des investissements présents et futurs, et pour tirer parti des possibilités scientifiques à venir, il convient d’accroître l’enveloppe du CRSNG consacrée à la physique subatomique afin d’assurer le soutien opérationnel.

  • Nous recommandons le maintien de la structure de l’enveloppe de physique subatomique du CRSNG et de ses programmes, qui ont joué un rôle déterminant dans le financement opérationnel de la recherche en physique subatomique.
  • Nous recommandons une augmentation de l’enveloppe du CRSNG pour la physique subatomique de 6,2 millions de dollars de 2021 au cours des cinq prochaines années pour assurer la compétitivité du programme canadien sur le plan international. Cette croissance est nécessaire pour plusieurs raisons : permettre la transition des membres du corps professoral de l’Institut McDonald qui ont besoin du soutien du CRSNG; utiliser la pleine capacité de la communauté pour la formation de personnel hautement qualifié et maximiser le rendement des investissements en capital; et assurer une disponibilité de fonds suffisante pour les petits projets d’infrastructure et le développement de nouvelles possibilités scientifiques.
  • Nous recommandons un soutien continu pour toutes les catégories de programme disponibles au sein de l’enveloppe de la physique subatomique du CRSNG, y compris le Programme d’appui aux ressources majeures (ARM), qui favorise de manière critique une collaboration efficace de l’utilisation des ressources techniques uniques en matière de développement et de construction de nouveaux instruments, ainsi que le Programme de subventions d’outils et d’instruments de recherche (OIR), qui offre un soutien important pour le développement de détecteur et d’accélérateur.
  • Nous recommandons le suivi et la protection de la fraction de l’enveloppe du CRSNG consacrée à la physique subatomique allouée pour financer les chercheurs en théorie. En outre, le seuil minimal d’attribution ne devrait pas être inférieur au niveau de financement requis pour soutenir la formation des diplômés, comme c’est le cas dans d’autres Sections d’évaluation des demandes en physique.

Infrastructures et soutien technique

En plus du financement des immobilisations et des opérations, il faut apporter un soutien aux infrastructures principales pour mettre en œuvre le plan de recherche.

Les grands laboratoires et instituts canadiens de recherche en physique subatomique apportent une valeur essentielle à la communauté et constituent un élément central de l’infrastructure du Canada. Les laboratoires nationaux, TRIUMF pour la physique nucléaire, la physique des particules et la science des accélérateurs, et le SNOLAB, pour la science des astroparticules dans des installations souterraines, ainsi que l’Institut Périmètre pour la physique théorique, ont une stature mondiale et jouent un rôle important dans le positionnement du Canada dans la communauté mondiale de la physique subatomique. Ces installations physiques sont soutenues par des instituts virtuels, l’Institut canadien de physique nucléaire (ICPN) et l’Institut de physique des particules (IPP), qui englobent collectivement la communauté des chercheurs canadiens en physique subatomique. Plus récemment, une injection de fonds provenant du programme Apogée Canada a facilité la création de l’Institut McDonald (IM), qui soutient la sous-communauté impliquée dans la science des astroparticules dans des installations souterraines.

En commençant par les grands laboratoires expérimentaux, TRIUMF et SNOLAB, les investissements récents (évoqués dans la section 3) permettront d’accroître leur production scientifique, ce qui nécessitera un financement opérationnel soutenu pour exploiter pleinement ces investissements antérieurs. TRIUMF a récemment fait la transition d’une coentreprise à une société à but non lucratif, et continue de dépendre des allocations de financement fédérales quinquennales pour soutenir la majorité de ses opérations et programmes. SNOLAB continue de se développer et a été bien soutenu par le programme des ISM de la FCI avec une contrepartie provinciale en Ontario. La flexibilité du programme des ISM est précieuse. Toutefois, pour se développer pleinement en tant que laboratoire de recherche mondial, il faut une plus grande flexibilité pour soutenir le personnel technique axé sur la recherche.

Recommandation en matière de financement
10 — Soutien aux centres canadiens de renommée mondiale

Les grands centres canadiens de recherche en physique subatomique ont une stature mondiale et offrent des avantages concurrentiels dans la poursuite de programmes scientifiques hautement prioritaires.

Nous recommandons de maintenir un soutien fort aux centres canadiens (TRIUMF, SNOLAB, Institut Périmètre) pour que les activités de recherche restent en tête de peloton dans le monde.

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Le partage efficace des ressources au sein de la communauté de la physique subatomique a été un facteur important de son succès. Cela inclut en partie les aides de recherche communautaires tels que les laboratoires de soutien technique d’ARM à travers le pays, et le programme de chercheurs scientifiques de l’IPP. Ce dernier programme, qui finance huit chercheurs expérimentaux de haut niveau capables de diriger la participation du Canada à de grands projets internationaux, a été essentiel pour permettre au Canada de jouer un rôle de premier plan dans ces projets. Cette valeur est clairement mise en évidence dans la note de l’IPP sur la planification à long terme, qui souligne que la communauté canadienne de la physique des particules considère le programme de chercheurs de l’IPP comme sa plus haute priorité de financement.

Recommandation en matière de financement
11 — Programme de recherche scientifique de l’IPP

Le programme de recherche scientifique de l’IPP a eu une incidence majeure sur le leadership et les contributions du Canada aux projets internationaux.

Nous recommandons de maintenir un soutien total au programme scientifique des chercheurs de l’IPP.

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L’Institut McDonald, actuellement soutenu par le programme Apogée Canada, représente un ajout important à la communauté canadienne de physique subatomique depuis le dernier plan à long terme. Il a favorisé la croissance de la sous-communauté axée sur les observatoires souterrains et subsuperficiels qui visent à étudier les neutrinos et la matière noire. En particulier, ce financement a permis de mettre au point d’importants programmes de soutien technique dans les institutions partenaires, et il serait utile de maintenir ce soutien lorsque le financement du programme Apogée Canada prendra fin.

Recommandation en matière de financement
12 — Institut Arthur B McDonald

L’Institut Arthur B McDonald et ses programmes de soutien à la recherche et de sensibilisation ont ajouté une valeur considérable à la communauté. Cependant, son financement par le programme Apogée Canada touche à sa fin.

Nous recommandons qu’en plus de la croissance de l’enveloppe du CRSNG pour la physique subatomique destinée à soutenir les coûts opérationnels, de nouveaux mécanismes soient établis pour financer et maintenir la continuité des programmes de recherche et de soutien technique fournis par l’Institut.

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Pendant de nombreuses années, la physique subatomique a été un moteur du développement du calcul intensif et des réseaux, avec le World Wide Web développé au CERN et les outils d’apprentissage automatique utilisés depuis longtemps pour la simulation et l’analyse des données. Les besoins actuels et futurs en matière de calcul sont difficiles à surestimer en raison de l’augmentation des débits de données et du besoin de modélisation et de simulation de haute précision. La communauté de la physique subatomique a été un utilisateur majeur des services de Calcul Canada, et compte sur CANARIE pour l’infrastructure réseau, ainsi que sur des services de soutien spécialisés comme le programme HEPNET financé le programme ARM. Pendant que l’infrastructure informatique de la recherche canadienne traverse une période de restructuration, les membres de la communauté se sont pleinement engagés dans le développement de la nouvelle Digital Research Alliance (anciennement NDRIO). Il est important que les nouvelles structures qui voient le jour disposent d’une organisation appropriée et des ressources suffisantes pour répondre aux besoins spécifiques de la communauté de la physique subatomique au cours de la prochaine décennie.

Recommandation en matière de financement
13 — L’infrastructure de recherche numérique du Canada

Toutes les composantes de l’infrastructure de recherche numérique (p. ex. Calcul Canada, CANARIE) sont essentielles au succès de la recherche en physique subatomique.

Nous recommandons que CANARIE continue d’être financé par le gouvernement fédéral canadien pour l’exploitation du réseau national de recherche et les liens clés avec nos partenaires internationaux. De plus, nous recommandons que les infrastructures informatiques critiques qui sont fournies par les organisations informatiques nationales (Calcul Canada et Digital Research Alliance [anciennement NDRIO]) continuent d’être vivement soutenues par les gouvernements fédéral et provinciaux, à un niveau suffisant pour répondre aux besoins de la communauté de recherche en physique subatomique.

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La perspective à plus long terme (15 ans) de cette présente planification met en évidence l’importance d’appuyer la recherche et le développement. Cela favorisera la participation du Canada à de nouvelles possibilités de projets nationaux et internationaux dans les années à venir. Le perfectionnement et l’application des technologies émergentes sont essentiels pour évaluer leur utilité dans les progrès de la physique subatomique. Les efforts qui ne sont pas directement liés à un projet spécifique sont précieux, mais difficiles à financer dans l’écosystème actuel.

Recommandation en matière de financement
14 — Financement des activités de R et D

Le développement de nouveaux instruments et de nouvelles technologies ouvre de nouvelles possibilités de recherche. Ce développement repose sur la capacité d’explorer les frontières technologiques qui dépassent la portée des expériences individuelles de physique subatomique.

Nous recommandons d’établir des mécanismes appropriés pour financer efficacement des investissements modestes et opportuns dans des activités génériques de R et D, susceptibles d’atteindre les objectifs scientifiques de la recherche en physique subatomique.

Politique de recherche

Le programme de recherche en physique subatomique du Canada fait appel à d’importantes installations nationales telles que le SNOLAB et TRIUMF, mais il utilise également les meilleures installations du monde pour mener ses recherches. Ces installations comprennent le CERN en Suisse, qui héberge le LHC; le JPARC et le KEK au Japon, qui hébergent respectivement les expériences T2K et Belle II; le JLab aux États-Unis, qui est l’une des principales installations d’utilisateurs de l’énergie nucléaire dans le monde; et un certain nombre d’autres laboratoires dans le monde.

La participation de la communauté à des projets internationaux à grande échelle est une caractéristique intrinsèque de la recherche en physique subatomique et, en cette époque de préoccupations croissantes en matière de sécurité, il est important que cet aspect de collaboration ouverte soit maintenu. Toutefois, la nécessité d’une collaboration à grande échelle met aussi en lumière certaines préoccupations structurelles de l’écosystème de recherche canadien. En particulier, alors que le CRSNG et la FCI fournissent un soutien précieux à l’élaboration de projets et de composantes de projets jusqu’à un seuil de 10 à 20 millions de dollars, il y a moins de structure en place pour faciliter la participation du Canada à des projets de plus grande envergure, ou les contributions en nature associées qui peuvent être nécessaires pour la participation à des laboratoires internationaux. Au Canada, les exemples d’initiatives potentielles à grande échelle au cours de la prochaine décennie comprennent l’expansion de la caverne scientifique du SNOLAB, et le développement d’un anneau de stockage au TRIUMF. Il est également salutaire que ces laboratoires continuent de favoriser la participation des Canadiens aux laboratoires internationaux à l’étranger, par exemple en fournissant des contributions en nature comme celles pour le complexe d’accélérateurs du LHC qui soutient la participation du Canada au CERN et à l’expérience ATLAS. Ce rôle est renforcé par le développement continu d’une infrastructure et d’une expertise de premier plan au niveau mondial dans ces laboratoires. Toutefois, il est à noter que le soutien des laboratoires aux engagements à l’étranger a souvent nécessité un processus de négociation ad hoc.

Les préoccupations ci-dessus soulignent le fait que la mise en place d’une structure nationale pour superviser le développement et la gestion du cycle de vie complet des projets à grande échelle dont le coût total est supérieur à 50 millions de dollars, et d’un point de contact unique pour aider à élaborer et à gérer les accords internationaux, aiderait la communauté à s’engager pleinement dans les occasions scientifiques émergentes à grande échelle au cours des dix prochaines années.

Recommandation stratégique
15 — Soutien aux projets scientifiques à grande échelle

La coordination des coûts d’investissement et du financement opérationnel tout au long du cycle de vie des projets scientifiques et d’infrastructure à grande échelle (≳ 50 millions de dollars) s’avère difficile dans l’écosystème actuel.

Nous recommandons la création d’une nouvelle structure administrative pour assurer cette coordination (comme le prévoit la recommandation 4.7 de L’Examen du soutien fédéral aux sciences 2017: Investir dans l’avenir du Canada, http://sciencereview.ca).

Recommandation stratégique
16 — Bureau canadien d’engagement pour la recherche internationale

La recherche en physique subatomique, par sa nature, est mondiale et nécessite de plus en plus d’accords multinationaux complexes.

Nous recommandons de désigner un organisme au sein du gouvernement canadien qui serait responsable de négocier avec les instances étrangères et internationales afin de faire progresser les nouvelles initiatives scientifiques majeures.

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L’étude de la physique subatomique a présenté de nombreux défis qui m’ont aidé à acquérir des compétences en mécanique, en codage, en recherche, en analyse et en résolution de problèmes. Mais peut-être plus important encore, cela m’a montré que je suis un apprenant capable. Cela me donne confiance en mes compétences alors que j’avance dans un autre cheminement de carrière. Plus concrètement, j’ai pu m’engager dans des projets de communication scientifique tout au long de ma maitrise qui m’ont apporté une expérience directement liée à mon poste actuel. Être soutenue dans mes projets de communication scientifique m’a donné des compétences non techniques qui ont complété les compétences plus difficiles que j’ai acquises en physique.

— Lia Formenti (MSc McGill 2021), coordonnatrice des événements en ligne, Parlons sciences

L’Institut Périmètre en physique théorique, à Waterloo, en Ontario, est un centre de renommée mondiale et de renommée internationale pour la recherche fondamentale, la formation des diplômés et la sensibilisation par l’éducation.

Des chercheurs interagissent à l’Institut Périmètre de physique théorique. [Source : Institut Périmètre]
L’observatoire de neutrino IceCube est le plus grand détecteur de neutrinos au monde, conçu pour détecter les neutrinos de haute énergie provenant du cosmos. Ces messagers cosmiques fournissent des informations clés pour en savoir plus sur les propriétés uniques du neutrino, la nature de la matière noire et les mécanismes sous-jacents aux événements astrophysiques les plus violents de l’univers.

Le laboratoire IceCube à la station du pôle Sud d’Amundsen-Scott en Antarctique. [Crédit : F. Pedreros, IceCube/NSF.]
Reconstruction informatique d’une interaction de neutrinos dans la glace de l’Antarctique enregistrée par le détecteur IceCube. [Crédit : Collaboration IceCube]
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