Rencontre avec Yves Frapart

Le 17 janvier 2013, nous avons eu l'occasion de rencontrer Yves Frapart, Directeur de Recherches pour le CNRS à l'Université Paris Descartes. Il possède des instruments de RPE très rares, ces appareils sont construis sur mesure et il en existe très peu dans le monde mais ils sont très performants. Yves Frapart répond à nos questions, les photos qui accompagnent cette entrevue, ont été pris dans son laboratoire avec notre appareil :

 

Qu’est ce que la résonance paramagnétique électronique ?

La « RPE » est utilisée à des fins géochronologiques pour dater les éléments qui nous entourent.

Cette technique est fondée sur l’accumulation d’électrons célibataires (voir lexique), dans les défauts du cristallin sous l’effet de la radioactivité naturelle. Le nombre total d’électrons piégés est proportionnel à la dose totale de radiations D reçues au cours du temps.

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Quels sont les matériaux qu’on peut dater avec la RPE ?

On peut dater tous les matériaux solides de notre entourage. On ne peut dater les liquides car les électrons tournent trop rapidement autour du noyau de l’atome pour pouvoir les dénombrer. On peut ainsi dater des matériaux depuis leur date de formation comme l’émail dentaire ou les carbonates. Cependant certains matériaux ont été chauffé comme la céramique ou le magma, ou encore ont subi une longue exposition au soleil qui, qui dans ce cas, leur a enlevé davantage d’électrons. Par conséquent on ne peut pas remonter à la date de formation du solide, mais on peut tout de même calculer leur âge en se basant sur leur dernière chauffe.

Quelle est la procédure pour dater un objet ?

Tout d’abord on calcule la dose annuelle reçue par l’échantillon. Cette dose annuel peut varier au cours du temps, principalement en raison de la désintégration naturelle des radionucléides (atomes dont le noyau est instable et donc radioactif) qu’il contient mais aussi d’éventuel phénomène d’incorporation d’uranium dans certains matériaux ou en raison de la mobilité d’élément radioactif tel que le radon et le radium. Cette dose annuelle est calculée grâce à la teneur dans l’eau de radioéléments.

Ensuite on détermine la paléodose. Ainsi une étude sédimentaire est effectuée afin de connaitre toutes les impuretés de l’objet. Ensuite on applique un traitement chimique sur l’échantillon, qui consiste a éliminer le « bruit » qui est présent sur les courbes des spectres (petites variations sur le spectre du matériau et qui peut nuire à l’observation). Ce bruit est produit par des minéraux magnétiques ou des minéraux lourds. On analyse donc l’échantillon n’ayant plus d’impureté, on obtient enfin une courbe ; cette courbe montre l’endroit et la quantité d’électrons célibataires sur une zone de l’échantillon.

A partir de là, on peut dater l’extrapolation des électrons en fonction du temps.

 

Comment peut-on dénombrer les électrons ?

Les électrons célibataires sont stockés dans la bande de conduction de la RPE. Ces électrons célibataires sont arrachés de leur molécule grâce aux rayons X.

Quels sont les avantages de la RPE ?

Les avantages de la RPE sont nombreux, tels que sa précision qui n’excède pas quelque milliers d’année. Un petit échantillon peut être daté, la portée de la datation est infinie et en même temps faible car on peut dater des matériaux ayant au moins 1 an. Ainsi, des météorites qui s’étaient écrasées sur Terre il y a 50 ans ont pu être datées, tout comme celles qui avaient 50 millions d’années.

Combien coûte un appareil de résonance paramagnétique électronique ?

Son coût varie entre 200 000 et 300 000 euros ; mais il faut ajouter le côut de la solidification du sol car cet appareil pèse environ 4 tonnes par mètre carré. De plus certaines fonctionnalités ont été ajoutées, comme un système d’imagerie exclusif.

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Quelles sont les autres applications possibles de la RPE ?

En ce moment, on analyse une phalange d’enfant provenant de Fukushima. On peut ainsi savoir quelle quantité radioactive la popultion a reçu lors de la catastrophe nucléaire.

Des entreprises de cosmétique nous contacte également fréquemment, tel que « l’Oréal ». Notre analyse a pu montrer l’efficacité des prototypes de crème solaire de cette entreprise.

Toutes sortes de compagnies prennent contact avec nous : par exemple des constructeurs de téléphones portables ont fait appel à nos services dans le but de connaitre l’efficacité de leurs écrans.

Y a-t-il une taille maximale ou minimale de l’échantillon ?

Concernant la taille, on peut facilement dater un objet de petite taille, par contre on est obligé de fendre des roches trop grosses afin qu’elles puissent rentrer dans l’appareil, leur volume ne devant pas dépasser 10 cm cube. Nous avons à notre disposition des souris, qui une fois anesthésiées rentrent parfaitement dans le tube.

Quelle est la consommation d’une telle machine, lors d’une expérience ?

Pour reprendre l’exemple des phalanges provenant de Fukushima, la RPE consomme 18 000 watt/ heure.

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Quelles sont les ambitions futures de la RPE ?

Suite à la découverte sur Terre d’une roche provenant de la planète Mars, la RPE a détecté de la matière organique qui est signe de vie. Pour être sûr de trouver de la matière organique sur une roche de Mars, l’université Marie-Curie va envoyer un robot sur Mars en 2018. Il sera équipé d’un appareil de RPE et pourra donc en fournir des informations sur les traces de vie sur Mars.

 

Quelles sont les découvertes mises en œuvre grâce à la RPE ?

Mis à part les matières organiques trouvées sur une roche venant de Mars, la RPE a pu distinguer il y a peu de temps des mélanomes invisibles a l’œil nu sur une peau humaine avant même que le cancer ne se soit déclencher. Cela apporte un réel espoir dans la lutte contre le cancer.

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