Zhaodi Pan cherche à découvrir les plus anciens mystères de l’univers

Newswise — L’univers a commencé il y a 13,8 milliards d’années, mais les scientifiques s’efforcent toujours de comprendre son origine. Zhaodi Pan, membre du Laboratoire national d’Argonne du Département de l’énergie (DOE), explore ce mystère en étudiant le fond cosmique des micro-ondes, qui est la lumière la plus ancienne de l’univers. Il développe des détecteurs sensibles qui détectent la lumière du fond diffus cosmologique et utilise des données pour créer des cartes 2D de la distribution de la matière dans l’univers. Il espère que son travail permettra de mieux comprendre l’histoire de l’univers.

“Comprendre la matière et l’énergie qui composent 95% de notre univers est un énorme casse-tête.” — Zhaodi Pan

Pan a commencé à poursuivre ses intérêts en cosmologie tout en obtenant un doctorat. à l’Université de Chicago. Après avoir obtenu son diplôme, il a rejoint Argonne en octobre 2020 en tant que Maria Goeppert Mayer Fellow. La bourse Maria Goeppert Mayer est une récompense internationale décernée à des scientifiques et ingénieurs doctorants exceptionnels pour les aider à développer leur carrière dans l’environnement de recherche à fort impact d’Argonne. La bourse rend hommage à Maria Goeppert Mayer, une physicienne théoricienne qui a remporté le prix Nobel de physique en 1963 pour son travail à Argonne proposant un modèle mathématique pour la structure des enveloppes nucléaires du noyau atomique. La bourse offre aux scientifiques en début de carrière la possibilité de poursuivre leurs propres orientations de recherche, avec le soutien d’un sponsor et jusqu’à trois ans de financement. Les boursiers peuvent également se voir proposer des postes à long terme à Argonne après avoir terminé leurs bourses. Ici, Pan décrit son programme de recherche et pourquoi il aime travailler à Argonne.

Q. Qu’ignorons-nous de l’histoire de notre univers ?

UN. La matière qui compose toutes nos étoiles et galaxies ne représente que 5% de toute la matière de notre univers. Les scientifiques pensent matière noire représente 25 % et l’énergie noire représente 70 % de notre univers, mais nous ne savons presque rien à leur sujet. Comprendre la matière et l’énergie qui composent 95% de notre univers est un immense casse-tête. Un autre mystère concerne les origines de notre univers. Bien que nous ayons principalement construit une histoire cohérente pour son origine, une pierre angulaire manque toujours de preuves directes – la théorie de l’inflation. Cette théorie décrit comment la taille de l’univers primitif a augmenté de façon exponentielle en très peu de temps après le Big Bang. L’inflation explique quelques phénomènes différents que nous avons observés en astronomie et en cosmologie, mais nous devons en trouver plus de preuves pour mieux comprendre comment elle s’intègre dans notre modèle cosmologique standard et finalement révéler comment notre univers a été créé.

Q. Quels sont vos intérêts de recherche ?

UN. Je m’intéresse à l’origine de l’univers et à la nature de l’énergie noire et matière noire. Je crois que c’est la prochaine percée pour la physique et la cosmologie. Il existe plusieurs façons d’aborder ces sujets. Une façon consiste à utiliser des accélérateurs comme le Large Hadron Collider pour créer matière noire ou des particules médiant ses interactions avec la matière ordinaire. Une autre façon est de se pencher directement sur l’histoire de l’univers en étudiant le fond diffus cosmologique, qui est la lumière la plus ancienne de l’univers. Le fond diffus cosmologique peut avoir des signaux très faibles qui sont des empreintes de la période d’inflation. J’ai travaillé en étroite collaboration avec l’Argonne Detector Group pour développer la prochaine génération de détecteurs afin d’étudier ces empreintes dans le fond diffus cosmologique.

Q. Quel est l’objet de votre travail à Argonne ?

UN. Les projets sur lesquels je travaille sont centrés sur la cartographie de la distribution de la matière dans l’univers et la recherche d’empreintes digitales de la période d’inflation. Le détecteur sur lequel je travaille actuellement s’appelle un détecteur à inductance cinétique micro-ondes, qui aide à cartographier les émissions moléculaires des gaz dans l’univers. L’un des avantages de cette stratégie est qu’elle peut détecter la lumière dans un plus grand volume de l’univers que les télescopes optiques, qui sont utilisés pour étudier les étoiles. J’analyse également les données de la caméra de troisième génération du télescope du pôle Sud, appelée SPT-3G, pour cartographier la distribution de la matière dans l’univers.

Q. Qu’est-ce qui vous a poussé à postuler pour cette bourse ?

UN. Lorsque j’ai obtenu mon diplôme de l’Université de Chicago, je cherchais des opportunités postdoctorales. L’Argonne, en tant qu’institut de recherche de premier plan, possède tout ce dont j’ai besoin pour faire avancer le domaine. Il dispose d’une salle blanche de classe mondiale qui peut être utilisée pour la fabrication de détecteurs. Il est à la pointe de la technologie superordinateurs qui peut gérer de grands ensembles de données provenant d’enquêtes cosmologiques. L’Argonne Supraconducteur Le Detector Group et le Cosmological Simulation Group ont non seulement les ensembles de données, mais aussi les ressources pour répondre aux questions qui m’intéressent. L’opportunité de m’intégrer à ces groupes et de forger de nouvelles directions de recherche m’a inspiré à postuler.

Q. Comment cette bourse a-t-elle contribué au développement de votre carrière ?

UN. Le programme de bourses m’a fourni une base solide pour la croissance de ma carrière en me permettant de poursuivre mes intérêts de recherche et de me connecter avec une communauté de professionnels solidaires. Grâce au programme de bourses, j’ai pu poursuivre des recherches et des projets qui auraient été difficiles à entreprendre autrement. Le soutien fourni par la bourse m’a permis de me concentrer sur l’exploration de domaines de recherche sans me soucier des contraintes financières. Le réseautage avec une communauté diversifiée d’individus, de mentors et de professionnels partageant les mêmes idées m’a permis d’ouvrir de nouvelles orientations de carrière et de nouvelles collaborations. J’ai obtenu de nombreuses informations précieuses sur le développement d’instruments et l’analyse de données et j’ai également élargi mon champ de connaissances.

Q. Qu’aimez-vous dans votre travail chez Argonne ?

UN. J’aime l’environnement de travail collaboratif et solidaire ici. Nous avons des liens étroits avec des chercheurs du Fermilab du DOE et de l’Université de Chicago, ce qui nous permet de réaliser plus que ce qu’une seule institution pourrait faire par elle-même. De plus, nous avons accès à plusieurs installations et équipements à la fine pointe de la technologie. Notre équipe interagit et collabore d’une manière qui profite à toutes les personnes impliquées, et je suis enthousiasmé par le potentiel de découvertes révolutionnaires qui émergeront de nos efforts collectifs. Je ne doute pas que les collaborations autour de Chicagoland produiront de nombreuses avancées scientifiques passionnantes au cours des 20 prochaines années.

Q. Quelles activités aimez-vous faire en dehors de la recherche ?

UN. J’aime faire du vélo, de la randonnée et de l’escalade pendant mon temps libre. Le Waterfall Glen Trail autour d’Argonne est un bon endroit où aller !

Q. Quels conseils avez-vous pour les personnes intéressées à suivre votre cheminement de carrière ?

UN. Trouvez le domaine qui vous intéresse le plus, puis explorez plus en profondeur pour en savoir plus. Soyez audacieux et soyez prêt à relever de nouveaux défis.

Laboratoire National d’Argonne cherche des solutions aux problèmes nationaux pressants en science et technologie. Premier laboratoire national du pays, Argonne mène des recherches scientifiques fondamentales et appliquées de pointe dans pratiquement toutes les disciplines scientifiques. Les chercheurs d’Argonne travaillent en étroite collaboration avec des chercheurs de centaines d’entreprises, d’universités et d’agences fédérales, étatiques et municipales pour les aider à résoudre leurs problèmes spécifiques, faire progresser le leadership scientifique américain et préparer la nation à un avenir meilleur. Avec des employés de plus de 60 nations, Argonne est dirigée par UChicago Argonne, LLC pour le Bureau des sciences du département américain de l’énergie.

Bureau des sciences du département américain de l’énergie est le plus grand soutien de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis et s’efforce de relever certains des défis les plus urgents de notre époque. Pour plus d’informations, visitez https://​ener​gy​.gov/​s​c​ience.