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Posts Tagged ‘Anecdotes CNRS/IN2P3’

Expérience de taille à Dubna !

Wednesday, February 20th, 2013

Les 15 et 16 janvier derniers nous fêtions le 40ème anniversaire des accords bilatéraux de l’IN2P3 et du JINR de Dubna, l’occasion pour nous d’évoquer un épisode de cette longue collaboration.

Les physiciens savent se montrer pragmatiques lorsqu’ils font face à un problème inattendu, particulièrement en URSS dans les années 1970… Catherine Thibault, chercheuse au CSNSM d’Orsay (Centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse), nous raconte un épisode de recherche qui le démontre brillamment !

Départ du CSNSM - ©CSNSM

Départ du CSNSM - ©CSNSM

En 1974, dans le cadre de l’étude de la fission nucléaire, une équipe du CSNSM dirigée par Robert Klapisch (le papa de Cédric oui !) voulait mesurer la production des différents isotopes de rubidium et césium produits lors de la fission de l’uranium 238 par des ions lourds. Les expériences eurent lieu à Dubna, au JINR, l’équivalent du Cern pour les pays de l’Est. Dans un premier temps, il a fallu acheminer tout le matériel, dont un ordinateur américain (PDP), ce qui nécessitait une autorisation d’exportation temporaire en URSS (pour seulement 8 ko de mémoire !), que nous avons pu obtenir.

La partie principale était un spectromètre de masse permettant de séparer en quelques centaines de millisecondes les différents isotopes de rubidium ou de césium produits par la fission d’une cible. Ceci permettait de mesurer leurs différents taux de production.

Arrivée à Dubna -

Arrivée à Dubna - ©CSNSM

Bien que le spectromètre contenant la cible ait été positionné avec le plus grand soin, aucun signal n’était observé… jusqu’à ce qu’une cible de rechange placée quelques centimètres au-dessous de la cible-source ait été trouvée détruite par le faisceau ! Nous devions donc baisser le spectromètre de quelques centimètres ce qui posait un problème de taille puisque ce dernier était déjà réglé à son minimum de hauteur. « Qu’à cela ne tienne, ont alors dit les collaborateurs russes, nous allons abaisser le sol ! ». Chose dite, chose faite avec une remarquable efficacité… C’est au marteau piqueur que l’on a attaqué le sol de béton !

L’expérience a ensuite très bien fonctionné… Et les données obtenues analysées puis publiées, ont servi de base à une thèse. Qui a dit que les chercheurs étaient de doux rêveurs ?

– anecdote fournie par le Centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse (CSNSM), unité mixte de recherche du CNRS/IN2P3 et de l’Université Paris Sud, dans le cadre des 40 ans du CNRS/IN2P3.

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Cette histoire, à cheval entre le LAL (Laboratoire de l’accélérateur linéaire) et l’IPNO (Institut de physique nucléaire d’Orsay), nous retrace le parcours admirable de cette physicienne qui œuvra avec force pour promouvoir les relations entre la France et le Japon.

En 1939, partir travailler à l’étranger était loin d’être évident pour un scientifique Japonais, d’autant plus si ce scientifique était une femme.         C’est pourtant ce que fit Toshiko Yuasa, que l’on connaît aussi comme la première physicienne Japonaise. C’est en France, au collège de France, sous la direction du professeur Frédéric Joliot-Curie, qu’elle commença ses recherches. Avec l’arrivée de la guerre, la physicienne dut quitter à regret la France, mais non sans se faire confier du matériel par ses collègues français, ce qui lui permit de poursuivre ses travaux. Une fois la guerre passée, c’est avec une certaine hâte qu’elle retourna en France, au CNRS, à l’IPNO, pour y mener 30 ans de carrière. Durant cette carrière et cette vie, elle œuvra remarquablement pour promouvoir les échanges culturels et scientifiques entre la France et le Japon.

Toshiko Yuasa sur le toit du Collège de France - 1941 - © Institut for Gender Studies, Ochanomizu University

Toshiko Yuasa sur le toit du Collège de France - 1941 - © Institut for Gender Studies, Ochanomizu University

Cette figure de l’IPNO a marqué les esprits, par son caractère et en tant que symbole d’une coopération entre la France et le Japon. En 2008, à l’occasion des 150 ans des relations France-Japon, l’IN2P3 a organisé, une cérémonie en sa mémoire, au siège du CNRS. La même année, son nom été attribué au LIA (Laboratoire international associé) Franco-Japonais FJ-PPL. Et enfin, au Japon, à l’université Ochanomizu dont elle était issue, une cérémonie équivalente eut lieu et 2 timbres furent édités en son honneur.

En 2008 la post-doctorante japonaise qui avait organisé les 2 cérémonies, et qui provient de la même université japonaise que Toshiko Yuasa, s’est vue attribuer un poste CNRS au LAL, bouclant ainsi la boucle d’une jolie histoire entre la France et le Japon.

Pour en savoir plus sur cette histoire une biographie de Toshiko Yuasa est disponible ici.

– anecdote fournie par le Laboratoire de l’Accélérateur Linéaire (LAL), unité mixte de recherche du CNRS/IN2P3 et de l’Université Paris Sud, dans le cadre des 40 ans de l’IN2P3.

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Le BEAUJOLAIS NOUVEAU est arrivé ! Le moment ne saurait être mieux choisi pour partager cette anecdote…

Au Centre d’études nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG), les chercheurs tentent de comprendre ce qui nous constitue et nous entoure : le noyau atomique, l’Univers… Pourtant, ils interviennent aussi en tant qu’experts pour authentifier des grands vins ! Comment ce glissement de la recherche fondamentale à une application aussi concrète s’est-il produit ? Philippe Hubert, chercheur au CENBG, nous raconte…

« C’était en 2000, nous étions spécialisés dans la mesure de très faibles niveaux de radioactivité pour la recherche fondamentale. Le service de la répression des fraudes de Bordeaux possédait un détecteur semblable aux nôtres. Je m’y étais donc rendu afin d’en découvrir l’utilisation. Au cours de la conversation avec le directeur, nous nous demandions alors si des mesures de radioactivité dans un vin ne permettraient pas de le dater et de l’authentifier. Ainsi, j’entrepris d’effectuer des mesures pour connaître dans un premier temps quel type de radioactivité pouvait exister dans le vin. Nous ne savions pas du tout ce que nous y trouverions… Après trois mesures sur des millésimes différents, nous constatâmes qu’un noyau radioactif apparaissait et que sa teneur variait en fonction de l’année : le césium 137. Issu des essais nucléaires effectués dans les années 50-70 et de Tchernobyl, le césium 137 s’est déposé sur les grains de raisin et s’est retrouvé dans le vin. Étant donné que sa période de (demi) vie est de 30 ans, il ne peut exister dans la nature, sauf par suite des activités humaines.

Courbe de référence, établie par le CENBG, montrant l’évolution du taux de césium 137 dans le vin de 1950 à nos jours. ©CENBG

Nous venions ainsi de découvrir une méthode permettant de dater et d’authentifier le vin sans avoir besoin d’en ouvrir les bouteilles. L’intérêt s’est révélé important pour les bouteilles anciennes des grands crus « millésimés » : toute bouteille antérieure à 1950 qui contient du césium 137 est nécessairement fausse !

Bouteille de vin sur un détecteur de très basses radioactivités du CENBG. ©CENBG/O. Got

Notre première application porta sur un lot de bouteilles millésimées 1900 mises en vente l’année 2000. Il paraissait impossible d’avoir autant de bouteilles de cette période sur le marché. L’affaire est passée devant le juge qui se demandait comment prouver l’authenticité de ces bouteilles. On nous a alors demandé de mesurer le niveau de césium 137 d’une de ces bouteilles. Il n’a pas fallu plus de 10 minutes pour se rendre compte qu’elle était fausse : nous avons vu grimper le pic de césium sous nos yeux.

Et pour la petite histoire :

Il y a 3 ans, j’ai été contacté par un grand collectionneur de vin, très intéressé par une bouteille Yquem 1811 mise en vente aux enchères. Considéré comme unique, ce vin l’intéressait beaucoup car en 1811 une comète était passée et le vin de cette année là est, paraît-il, exceptionnel. En plus du millésime 1811, un coffret de trois « Château Yquem » 1800, 1900 et 2000 était proposé.

En regardant les photos des bouteilles, je me suis dit : Ce n’est pas possible, la forme de ces bouteilles n’existait pas encore en 1800 et 1811, il est donc impossible qu’il s’agisse d’authentiques Yquem 1800 et 1811 ! Comme il était trop tard pour annuler la vente, le commissaire priseur a mis les bouteilles aux enchères sous réserve d’une authentification par notre laboratoire. Les deux lots ont été vendus : l’Yquem 1811 à 40 000€, et le coffret à 60 000€.

Mais après la vente, on s’est aperçu que l’acheteur n’était autre que le propriétaire-vendeur ! La peur de l’expertise l’a conduit à racheter ses propres bouteilles. Inutile de préciser que la vente de ces bouteilles frauduleuses a finalement été annulée. Comme quoi, ce n’est plus la peine de faire des mesures, il suffit de dire qu’on va faire une expertise ! »

– anecdote fournie par le Centre d’études nucléaires de Bordeaux Gradignan (CENBG), unité mixte de recherche du CNRS/IN2P3 et de l’Université Bordeaux 1, dans le cadre des 40 ans de l’IN2P3.

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Le Centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse (CSNSM) connut une période d’excitation intense lorsque les premiers supraconducteurs à haute température critique virent le jour : entre essais infructueux et recettes magiques, Louis Dumoulin chercheur au CSNSM nous raconte cet épisode aux accents mystérieux :

Cette année 1987, le CSNSM se lançait dans la construction de l’accélérateur d’ions Aramis. Un petit groupe d’étude composé d’Harry Bernas, Jacques Chaumont et Jérôme Lesueur partit en mission aux États-Unis pour visiter les réalisations existantes de ce type d’accélérateurs. Ils passèrent notamment par les prestigieux Bell Labs.

Lorsqu’ils revinrent, ils avaient les yeux brillants et un air bizarre. Ils parlaient entre eux de manière sibylline et entendue… mais pas de faisceaux d’ions ! Ils finirent alors par nous expliquer : “Il régnait aux Bell Labs une atmosphère étrange. Les gens étaient tous très occupés et se déplaçaient furtivement. Souvent on pouvait voir des chercheurs connus ayant délaissé leurs pupitres “high tech” pour écraser minutieusement une poudre noire au pilon dans des mortiers. Même des théoriciens étaient atteints !”. Grâce à l’amitié entre Harry et Bob Dynes, directeur du département, nos trois missionnaires furent mis dans le secret : on venait de découvrir un matériau supraconducteur à 92 K, c’est-à-dire 15 K au dessus de la température d’ébullition de l’azote liquide, le Graal de tous les physiciens du domaine, une bombe scientifique et technologique… mais encore non publiée.

Nous nous précipitons sur la recette griffonnée sur un carnet. C’est incroyablement simple ! Il faut faire un mélange intime, noir en l’occurrence, de trois composés d’yttrium, de baryum et de cuivre, le fritter par pression et recuire à 800° C sous oxygène. Les ingrédients sont rapidement rassemblés car ils sont courants en chimie. À notre tour nous sommes gagnés par la fièvre de la “poudre noire” et d’aucuns ont dû se demander ce qui était arrivé à l’équipe pour ressortir les pilons et les mortiers.

Pendant plusieurs jours, c’est l’échec. Les échantillons sont plutôt isolants. Désespérés, nous tenons conseil, par hasard sur le parking. Alors passe sur sa vieille moto, venant du Laboratoire de physique des solides et rentrant chez lui, Philippe Monod. Il s’arrête. Très vite nous savons qu’il sait et réciproquement :

- Vous y arrivez ?
– Oui.
– Pas nous !
– Comment faites-vous ?
– Eh bien, après quelques heures à 800°, nous sortons l’échantillon et nous nous précipitons pour le mesurer à l’azote liquide.
– Bon ! Ce soir, vous coupez le four et vous allez vous coucher.

Puis il s’en va en pétaradant… Nous sommes sidérés. Nous sommes dans un laboratoire pluridisciplinaire, nous nous appuyons sur le Modèle standard, la mécanique quantique et même parfois la Relativité générale et nous devons respecter une sorte de pratique magique ? En humbles expérimentateurs, nous nous exécutons. La recette a l’avantage de nous éviter une nuit blanche de plus.

Le lendemain, le nouvel échantillon est monté sur le dispositif de test. Tous les acteurs sont là car chacun sent qu’il va se passer quelque-chose. Il y a même Pierre Lehmann, directeur de l’IN2P3, qui passait pour une autre raison : les grands hommes sont toujours là aux grands moments. Jean Paul Burger met des croix au crayon sur un méchant papier millimétré. Je lui dicte les couples de valeurs résistance-température. 95K… 93K… puis la résistance fléchit, puis elle décroit irrésistiblement -si j’ose dire. À 90K, elle est nulle. C’est l’enthousiasme ! Nous avons réussi ! C’est notre premier échantillon à haute température critique. Sans doute le premier dans un laboratoire de l’IN2P3. Les aimants supraconducteurs des accélérateurs fonctionneront à l’azote liquide, on mettra des panneaux photovoltaïques et des éoliennes dans les déserts où cela ne dérangera personne et on transportera l’énergie sans pertes sur des milliers de Km. Et puis nul ne doute qu’un supraconducteur à la température ambiante est pour demain !

Vingt cinq ans plus tard, les températures critiques plafonnent à 130K, les aimants fonctionnent toujours à l’hélium liquide – le LHC nous le rappelle aujourd’hui -, les panneaux solaires sont sur les toits et les éoliennes… Mais ce jour là nous rêvions : une ère nouvelle s’ouvrait en physique avec des applications fantastiques.

Mais pourquoi fallait-il attendre une nuit avant de tester l’échantillon ? Nous eûmes la réponse un peu plus tard. Le recuit à 800° sous oxygène produit la structure cristalline requise, mais conduit au composé YBa2Cu3O6 qui est isolant. Le septième oxygène indispensable à la supraconductivité ne peut être introduit qu’au-dessous de 400°C avec une cinétique lente. Il faut donc passer du temps dans cette gamme de température, ce qui se fait naturellement au cours du refroidissement du four mais pas lorsqu’on sort brutalement l’échantillon.

Pour les rescapés de cette aventure, notre bien modeste – mais ô Combien réjouissant – succès est toujours associé au passage de Philippe Monod sur sa moto. L’information scientifique prend parfois des chemins imprévisibles.

– anecdote fournie par le Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), unité mixte de recherche du CNRS/IN2P3 et de l’Université Paris Sud, dans le cadre des 40 ans de l’IN2P3.

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Le LSM(1) est un laboratoire insolite par sa situation géographique, situé à 1700 mètres sous la roche pour une meilleure observation de l’univers. Ce n’est pas sa seule particularité …

Entre la Savoie et l’Italie, dans l’atmosphère étouffante et assourdissante du tunnel du Fréjus, rien n’indique la présence du laboratoire au kilomètre 6,5. Puis, en pénétrant dans l’antre, et à la vue de cette grande caverne bardée d’instruments scientifiques dans laquelle s’affairent des chercheurs aux accents russe, grec ou chinois, c’est une excitante sensation d’être au beau milieu d’un film de James Bond qui vous saisit. A l’extérieur, dans la vallée, comme un écho à cette impression, les rumeurs vont bon train et parlent même d’expériences secrètes ! Pourtant, il n’en est rien, car l’intérêt à s’installer sous la montagne est purement scientifique. En effet, le but n’est pas de se soustraire aux regards indiscrets, mais de s’abriter du flux des rayons cosmiques qui bombardent la surface de la Terre en permanence. L’objectif est de mener des recherches sur la matière noire ou le neutrino et procéder à des mesures d’ultra faible radioactivité grâce à un niveau de bruit de fond très bas. Une quête au moins aussi palpitante qu’un scénario de James Bond !

C’est ainsi que depuis 30 ans, le laboratoire aiguise la curiosité des habitants de Modane et des vacanciers… Un lieu propice à l’échange avec les chercheurs s’est donc révélé nécessaire et a été créé en 2009 dans le bâtiment Carré Sciences situé à Modane. Près de 3000 personnes découvrent chaque année “les petits secrets de l’univers” et environ 300 chanceux visitent le laboratoire lui-même.

Tubes de Geissler-Plücker, découverte de l ionisation – photo : lsm

A l’entrée de l’exposition se trouve un cosmophone qui révèle en direct le passage des rayons cosmiques et les transforme en une mélodie de l’univers. Conçu par le Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), cet instrument ludique aide à comprendre pourquoi le laboratoire cherche à se mettre à l’abri des rayons cosmiques.

Suivent ensuite des vidéos, l’exposition d’objets remarquables, des panneaux et des jeux ou encore le petit train de la radioactivité naturelle. Une chambre à brouillard, instrument fascinant, donne une touche artistique et permet de voir concrètement la trace laissée par le passage d’une particule de radioactivité venant de l’air, de la Terre, du cosmos… ou bien même de notre propre corps !

De quoi aiguiser la matière grise en attendant de percer les secrets de la matière noire…

Avec l’essor du tourisme scientifique, la qualité de cette exposition permanente et l’intérêt du laboratoire sont désormais reconnus et mis en avant par les professionnels du tourisme. L’exposition du LSM et le laboratoire lui-même sont cités dans le Guide du Routard(2), le Guide Vert Michelin(3) ou encore le Petit Futé(4). Un coup de pouce qui nous aide à partager la science avec le public. Pas mal non ?

 

 

(1) LSM : laboratoire souterrain de Modane – UMR6417 du CNRS/IN2P3 et du CEA/IRFU
(2) Guide du Routard Savoie Mont-Blanc, page 121
(3) Guide Vert Michelin Alpes du Nord – Savoie Dauphiné, page 422
(4) Petit Futé France souterraine, page 14 – Petit Futé Savoie, page 322 – Petit Futé Alpes

- Article envoyé par le Laboratoire souterrain de Modane -

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L’histoire de cette ampoule contenant du tritium s’est déroulée au Cern de Genève et au Laboratoire corpusculaire de Clermont-Ferrand (LPC Clermont) au cours de l’année 1968. Un chercheur clermontois raconte.

La cible de tritium : sa naissance.

« Cette ampoule a été conçue par Jean Faïn, du Laboratoire corpusculaire de Clermont-Ferrand, pour contenir du tritium, dans le cadre d’une série d’expériences de diffusions élastiques cohérentes de protons sur différents noyaux légers. Le cahier des charges imposait que les noyaux de tritium choqués par les protons incidents traversent une faible quantité de matière avant d’être détectés par des compteurs silicium. Un mécanicien du Cern a fabriqué plusieurs ampoules, un travail d’orfèvre. Il fallait souder des feuilles d’acier inox de 100 µm et même de 35 µm à l’endroit le plus fin, enroulées en forme de cône, pour obtenir un objet rigide et parfaitement étanche, l’hydrogène étant le gaz qui diffuse le plus et donc s’échappe très facilement. Cet artisan, très habile, a réalisé cette prouesse, et c’est avec une fierté non dissimulée qu’il nous expliquait, les yeux brillants, cible en main, combien le pari était difficile. »

Sa carrière.

« Plusieurs exemplaires de cette cible furent réalisés, avant d’obtenir l’ampoule parfaite. Nous allons d’abord parler, justement, de celle qui fut utilisée, avec succès, dans l’expérience, puis de la précédente, dont la fin de vie fut… vraiment tragique.

L’ampoule était munie de petits ergots, fixation très similaire à celle d’une lampe à incandescence munie d’un culot à baïonnette. Tous les membres de l’équipe présents au Cern s’entrainèrent, sur le site expérimental, à la mise en place d’une cible (vide), la difficulté principale étant de ne pas l’écraser. Mais finalement, les opérateurs retenus furent Michel Querrou, responsable de l’expérience, et Louis Méritet, le doctorant.

Le jour J, en présence des services de sécurité du Cern, nos deux héros enfilèrent des scaphandres qui les faisaient ressembler à des cosmonautes. Louis était chargé de la mise en place de l’ampoule. L’opération dura plus longtemps que prévu, car les scaphandres ne facilitaient pas leurs mouvements et, de plus, les répétitions avaient été réalisées sans l’usage de gants. Nous attendions, inquiets, derrière l’épaisse porte de béton qui donnait accès à l’expérience. Lorsque la porte s’ouvrit, Michel Querrou apparut titubant, tout rouge : il n’y avait plus d’oxygène dans sa bouteille, mais Louis avait réussi ! Les prises de données achevées, la cible fut récupérée par le Cern et stockée en toute sécurité. »

Sa disparition tragique.

« Voici maintenant l’histoire de l’avant-dernière cible. Jean Faïn et Louis Méritet, les deux convoyeurs, constatèrent, une fois arrivés au voisinage du Cern, que le conteneur emballant l’ampoule contenait des traces de tritium : cette ampoule fuyait. Franchir la douane dans ces conditions était problématique. Après délibération, la sentence fut terrible : la condamnation à mort de la cible !

L’instrument retenu fut la guillotine, confectionnée avec les moyens du bord par Jean. C’est ainsi que dans des bois de la région de Ferney-Voltaire, une pierre, accrochée à une longue ficelle, elle-même suspendue à la branche d’un arbre, devait trancher définitivement la fameuse ampoule et libérer le tritium. Allongés sur le sol, à une distance respectable de ce montage, nos deux bourreaux procédèrent à leur sinistre besogne, une fois, deux fois… rien à faire, le mécanicien du Cern avait trop bien travaillé : l’ampoule était trop robuste ! En désespoir de cause, elle fut remise dans le conteneur et rapatriée à Clermont-Ferrand.

Il fut alors décidé de l’exécuter d’une nouvelle façon. Cette fois-ci, Jean Faïn eut recours à un autre membre du laboratoire, Michel Monnin, lequel possédait une carabine. C’est ainsi que nos deux cow-boys fusillèrent la cible aux environs du plateau de Lachamps, au pied du Puy de Dôme. L’histoire raconte que Michel avait déposé son arme sur la lunette arrière de sa voiture, c’était en mai 1968, et le laboratoire se situait alors avenue Carnot, là où manifestants et CRS échangeaient des amabilités… »

– anecdote fournie par le Laboratoire corpusculaire de Clermont-Ferrand (LPC Clermont), unité mixte de recherche du CNRS/IN2P3 et de l’Université Blaise Pascal, dans le cadre des 40 ans du CNRS/IN2P3.

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