Portrait de Science | 3 Questions à Clément Hainaut

Quel est votre parcours ? 

Je ne me destinais pas forcément à la recherche lorsque j’ai commencé mes études supérieures. À l’origine, je pensais plutôt m’orienter vers l’enseignement de la physique au lycée. J’ai donc suivi une licence de physique-chimie à l’Université de Lille, puis un master de physique dans cette perspective. C’est au cours de ce master que mon parcours a progressivement évolué. Lors de plusieurs stages en laboratoire, j’ai pris conscience que ce que je préférais c'était concevoir des expériences, analyser des résultats et explorer des phénomènes physiques encore mal compris. Mon stage de fin d’études au laboratoire PhLAM m’a notamment permis de travailler sur des atomes ultrafroids, un domaine de la physique quantique dans lequel on refroidit des atomes à des températures extrêmement basses afin d’observer leur comportement quantique avec une grande précision. Cette expérience de recherche m’a donné envie de poursuivre dans cette voie. J’ai donc réalisé une thèse à Lille, consacrée à l’étude de systèmes quantiques expérimentaux. À l’issue de celle-ci, j’ai souhaité découvrir un autre environnement scientifique et je suis parti effectuer un post-doctorat de quatre ans à l’Université d’Heidelberg, en Allemagne. J’y ai étudié des systèmes d’atomes de Rydberg, qui permettent d’explorer des interactions quantiques très fortes entre particules. En 2021, je suis revenu à Lille pour rejoindre le laboratoire PhLAM. Après quelques années en post-doctorat au sein de l’équipe, j’ai passé le concours de chargé de recherche au CNRS, où je poursuis aujourd’hui mes travaux en physique quantique expérimentale.

En quoi consiste votre principale activité de recherche ?

Mes recherches portent sur des systèmes quantiques dans lesquels la lumière et la matière interagissent fortement. Dans ces dispositifs, les photons se couplent à des excitations électroniques dans un matériau semi-conducteur pour former des quasi-particules appelées "polaritons", qui possèdent à la fois des propriétés de la lumière et des propriétés de la matière. Ces systèmes permettent d’étudier des phénomènes collectifs de physique quantique, notamment la turbulence quantique dans des fluides de lumière en deux dimensions. Dans ces conditions, des tourbillons appelés "vortex" peuvent apparaître et interagir entre eux. L’objectif de mes travaux est de comprendre comment ces vortex se forment, comment ils évoluent et comment l’énergie circule entre les différentes échelles du système. Pour cela, nous développons des expériences d’optique avancée permettant d’observer directement la dynamique de ces structures. Ces phénomènes se déroulent sur des échelles de temps extrêmement courtes, de l'ordre de la picoseconde1 , ce qui constitue un défi majeur pour leur étude. Ces travaux sont notamment soutenus par un projet financé par l’Agence nationale de la recherche (ANR), qui vise à approfondir l’étude de ces phénomènes de turbulence quantique dans des fluides de lumière.

Pourquoi la transmission est-elle un valeur centrale dans votre parcours de chercheur ?

Même si je me suis finalement orienté vers la recherche, la transmission reste une dimension importante de mon activité. Je participe à l’enseignement universitaire et j’encadre régulièrement des stages et des projets étudiants. Ces projets permettent aux étudiantes et étudiants de découvrir concrètement le travail expérimental et de se confronter à la démarche scientifique. Ils apprennent à appréhender les différentes étapes d’un projet de recherche, concevoir des expériences, analyser des résultats et travailler en équipe. Nous travaillons par exemple actuellement sur la mise en place d’une expérience d’atomes froids à vocation pédagogique afin de permettre, de manière concrète, aux étudiants d’explorer certains concepts de physique quantique. Membre de la section 6 du Comité national de la recherche scientifique, je participe au recrutement et au suivi de la carrière des chercheurs. À ce titre, je suis particulièrement attaché à un modèle dans lequel les scientifiques contribuent eux-mêmes à définir les orientations de la recherche de leur établissement, et à faire évoluer les priorités de leur discipline. Je pense qu’il est important de transmettre une manière de faire de la science : apprendre à poser des questions, confronter ses idées et collaborer avec d’autres personnels de recherche. Cette dimension collective est essentielle dans la recherche, où les avancées naissent souvent du dialogue et du partage des idées.

• 1Picoseconde - Unité de temps égale à un millième de milliardième de seconde