Demandez à l'observateur : que se passe-t-il dans le laboratoire de recherche sur les radiations ? // L'observateur

Bella Laufenberg | lundi 5 décembre 2022

Écrit par Bella Laufenberg, avec des contributions de Peter Breen et Spencer Kelly.

Le Radiation Research Lab est une présence énigmatique sur le campus de l'Université. Le bâtiment imposant mais banal, situé entre la bibliothèque Hesburgh et le stade Notre-Dame, s'élève sur trois étages sur Library Lawn, mystifiant de nombreux passants.

Débuts nucléaires

Le Radiation Research Building a été construit en 1963, mais le laboratoire a en fait été fondé bien plus tôt, remontant à l'époque du projet Manhattan. Datant d'avant les années 1940, Notre Dame était l'une des universités pionnières à développer leurs propres accélérateurs de particules.

En raison d'un manque de financement et de ressources, les physiciens de Notre Dame George Collins et Edward Coomes, ainsi que le professeur de génie électrique Jose Caparo, ont entrepris de construire leur propre accélérateur de particules en 1935. Cette grande machine, anciennement connue sous le nom de " atom smasher ", était logée dans le Cushing Hall of Engineering, qui est aujourd'hui combiné avec le Fitzpatrick Hall of Engineering près de DeBartolo Hall.

En 1941, un deuxième accélérateur de particules a été construit dans le Science Hall - qui est maintenant le sous-sol du LaFortune Student Center - et le troisième a été placé dans le Nieuwland Hall alors nouvellement construit en 1935. Cependant, l'achèvement du deuxième accélérateur de particules a coïncidé avec le début de la Seconde Guerre mondiale, il a donc été rapidement remarqué par le gouvernement américain. Des scientifiques d'autres universités, comme l'Université de Chicago, où travaillaient de nombreux chercheurs du projet Manhattan, sont venus à Notre-Dame pour travailler avec ces accélérateurs de haute technologie.

Les chercheurs prendraient le train de la South Shore Line jusqu'à l'Université, expulsant tous les étudiants de la salle pendant qu'ils effectuaient leurs expériences. Il y a un débat sur la question de savoir si les expériences ont été menées sous le couvert de la nuit ou pendant la journée, mais on sait que l'accélérateur de particules Science Hall a été utilisé dans des expériences pour développer la bombe atomique.

Après la guerre, les chercheurs de Notre Dame se sont tournés vers des utilisations plus sans conflit du rayonnement nucléaire. Le Radiation Lab, tel qu'il est maintenant connu, a été créé en 1949 par des chercheurs de l'équipe du laboratoire Manhattan Project de l'Université de Chicago. À cette époque, à la fin des années 1950, le groupe s'appelait « Radiation Chemistry Project ». Cela s'est transformé en "Radiation Project", et finalement, le "Radiation Lab" est né en 1960.

Cependant, la recherche était encore principalement basée au sous-sol du Science Hall, couplée à ces nouvelles entreprises et à la nouvelle direction sous Milton Burton, a conduit à la construction du Radiation Research Building en 1963 sur un terrain loué à l'Université.

Transformation pacifique

Après l'achèvement du Radiation Research Building, la recherche sur l'énergie nucléaire à l'Université a explosé. Ce laboratoire ultramoderne s'élève sur trois étages avec un sous-sol complet utile pour stocker de gros appareils expérimentaux. Sa superficie est d'environ 64 000 pieds carrés, plus grande que la Maison Blanche.

L'édition d'été 1962 du magazine Notre Dame annonçait le nouveau bâtiment, déclarant que "la construction est nouvelle et passionnante et promet d'être très impressionnante sur le plan architectural".

L'ensemble du bâtiment appartenait et était financé par le département américain de l'énergie jusqu'au 1er novembre 2022, date à laquelle il est officiellement devenu la propriété de Notre Dame. Le laboratoire reçoit toujours environ 4 millions de dollars de financement du gouvernement chaque année.

Le Radiation Lab possède et utilise toujours des accélérateurs de particules à ce jour, dont trois se trouvent juste à l'extérieur du mur extérieur du bâtiment souterrain. Les accélérateurs, un linéaire et deux Van de Graaff, sont utilisés pour projeter le rayonnement dans des échantillons, afin que les scientifiques puissent ensuite analyser les effets du rayonnement dans diverses expériences. Le laboratoire possède également actuellement trois sources directes de matières radioactives, chacune enfermée dans des pouces de plomb.

Jay LaVerne, professeur simultané de physique et chercheur en laboratoire de rayonnement, a expliqué que l'Université possède "au moins" sept accélérateurs de particules au total à l'heure actuelle. Sur les quatre qui ne sont pas dans le laboratoire, trois appartiennent au département de physique et un est situé à un mile sous terre dans une mine du Dakota du Sud, afin d'examiner les réactions sans le rayonnement cosmique supplémentaire du soleil.

Le directeur actuel du laboratoire, Ian Carmichael, a déclaré que bien que le laboratoire abrite les accélérateurs et d'autres sources de rayonnement, il est totalement sûr pour le public.

"Quand [les accélérateurs] sont allumés, le rayonnement est allumé. Mais quand ils sont éteints, le rayonnement est éteint", a-t-il expliqué. "Ils ne sont pas des sources de rayonnement à long terme."

Bien que le bâtiment soit sûr et que les accélérateurs soient logés dans des pieds de béton et de terre, être pris à côté d'un accélérateur en marche est fatal, tout comme être exposé aux matières radioactives situées au sous-sol.

LaVerne a dit en plaisantant à The Observer que les gens quittent le bâtiment en toute sécurité.

"Je sais qu'il y a une rumeur selon laquelle des gens entrent dans le labo et ne peuvent pas en sortir, mais ce n'est pas vrai", a-t-il assuré.

Il a également mentionné une blague courante chaque hiver, dans laquelle un étudiant construit un bonhomme de neige à l'extérieur du laboratoire avec deux têtes, comme s'il s'était transformé à cause des radiations.

Outre ce qui se passe à l'extérieur du laboratoire, le bâtiment abrite de nombreux scientifiques célèbres des rayonnements comme Prashant Kamat, un spécialiste des processus de transfert de charge et de la conversion d'énergie, qui a été nommé l'un des 50 meilleurs chimistes par Research.com et classé au 31e rang des chimistes américains et 45e au classement mondial, a déclaré l'auteur Rebecca Hick dans l'annonce de Notre Dame. Au cours de ses 44 années à l'Université, LaVerne, qui a récemment été intronisé dans la classe inaugurale des Radiation Research Society Fellows, a travaillé sur d'innombrables projets, principalement autour de la sécurité des réacteurs nucléaires.

« Nous traitons des réacteurs : dans quelle mesure sont-ils sûrs ? Pouvons-nous les améliorer ? Pouvons-nous les faire durer plus longtemps ? De nombreux réacteurs qui existent aujourd'hui arrivent en fin de vie. [Le ministère de l'Énergie] veut prolonger leur durée de vie. Et donc, pouvons-nous le faire en toute sécurité ? » Il a demandé.

Interrogé sur la façon dont il travaille avec des réacteurs nucléaires sans en être proche, LaVerne a expliqué qu'ils utilisent des cellules à haute pression pour chauffer l'eau jusqu'aux températures du réacteur et, à leur tour, étudier la chimie spécifique à ces températures.

LaVerne a également des projets parallèles où il travaille avec le rayonnement dans l'espace et dans les roches lunaires, affirmant qu'il communique régulièrement avec des entreprises comme SpaceX, qui tentent de renvoyer des humains sur la Lune et sur Mars.

Derrière les sciences

Le cheval de bataille derrière bon nombre des découvertes majeures du laboratoire de rayonnement est leurs deux ateliers - l'atelier scientifique de soufflage de verre et l'atelier d'usinage.

L'atelier d'usinage est situé au sous-sol du laboratoire. Il s'étend sur deux grandes salles, accueillant une grande variété d'outils techniques tels que des rectifieuses planes, des perceuses à colonne, des scies, du matériel de soudage, de la technologie CNC et un laser CO2. Les projets de l'atelier comprennent l'impression 3D, la conception CAO, la gravure au laser, la consultation de machines, l'assemblage d'instruments et les modifications.

La boutique est dirigée par le responsable du programme, Joe Admave, qui est un type spécifique d'artisan professionnel, appelé "compagnon". Il travaille sur de nombreux projets différents, à la fois avec le laboratoire et en dehors de celui-ci, ce qui est sa partie préférée du travail.

"Ce que je préfère dans [le travail], c'est qu'on ne sait jamais ce qui va franchir ces portes", a-t-il déclaré. "C'est quelque chose de nouveau chaque jour."

Admave dirige la boutique depuis environ 11 ans maintenant et, avec l'accord de LaVerne, s'est qualifié de "licorne".

"Je suis comme un touche-à-tout", a-t-il expliqué. "Il est très rare de trouver quelqu'un de qualifié dans tous ces métiers de nos jours."

L'atelier de soufflage de verre, quant à lui, est situé au premier étage et est dirigé par le souffleur de verre de renommée nationale Kiva Ford, titulaire d'un diplôme universitaire en soufflage de verre scientifique. Comme avec l'atelier d'usinage d'Admave, Ford est avec le laboratoire depuis plusieurs années et travaille sur une grande variété de projets à la fois au sein de l'Université et à l'échelle nationale. Son atelier technique abrite une tronçonneuse humide de précision, une ponceuse à bande humide, une perceuse à liège, un tour de soufflage de verre ESA-P et un four à convection à grande échelle. Il crée tout, des tubes à essai pour la détection des particules aux cellules optiques pour la recherche sur la matière noire.

LaVerne a noté que les magasins ont joué un rôle déterminant dans de nombreuses percées majeures dans le laboratoire.

"Afin d'accomplir une nouvelle science, vous devez disposer d'un nouvel équipement scientifique", a-t-il déclaré. "Beaucoup de nos découvertes n'auraient pas été possibles sans [les magasins]."

Contactez Bella à [email protected].