[*Sortie à l’université de Cergy-Pontoise Visite des laboratoires de recherche du site de Neuville*]

Le mardi 20 mars, douze élèves du collège Le Parc (Saint-Ouen l’Aumône, 95) sont partis en bus visiter le site de Neuville, accompagnés par deux enseignants (M. Magraner, physique chimie et Mme Dugast, mathématiques).

Voici un petite visite guidée de ce qu’ils ont pu y découvrir...

L2MGC

Le L2GMC est le Laboratoire de Mécanique et Matériaux de Génie Civil.
Nous avons été pris en charge par Norbert Renault, professeur et chercheur dans le génie civil travaillant sur les bétons.

Le béton est un matériau pas très cher et très courant. Il est utilisé partout autour de nous dans la construction des bâtiments, des ponts, des routes et de pleins d’autres infrastructures. Il se fabrique dans une bétonnière.

Dans son laboratoire, on cherche des moyens d’améliorer le béton pour qu’il soit plus résistant aux chocs, à la chaleur ou encore à la pression… En effet, en cas de gel, par exemple, l’eau contenue dans le béton gèle et comme son volume augmente, le béton éclate.
En cas de forte chaleur (dans le cas d’un incendie par exemple), l’eau contenue dans le béton se vaporise et s’échappe du mur. Elle laisse alors, à sa place, des trous fragilisant la structure, qui risque alors de s’effondrer. Le laboratoire chercher également à prévoir le comportement du béton en cas de tremblement de terre ou autre catastrophe naturelle.

Les chercheurs et étudiants de l’université, essayent différentes formulations (proportions de sable, gravier, ciment et d’eau) et des ajouts de matériaux (fibres de métal, de plastique,...) afin de trouver les bétons du futur.

Par exemple, les petites billes de plastiques vont, en cas d’incendie, fondre. L’eau aura donc toute la place nécessaire pour se vaporiser en restant dans le béton. Celui-ci ne sera donc pas fragiliser, d’autant plus que des fibres métalliques sont adjointes au béton pour le renforcer encore.

Mais il ne suffit pas de mettre quelques billes de plastiques et de dire voilà un béton plus résistant ! Il faut étudier son comportement, connaître dans quelles conditions celui-ci casse ou se fragilise afin de prévoir les consignes et appareils de sécurité dans les bâtiments ou de l’améliorer encore avec d’autres techniques, à inventer, si sa résistance n’est toujours pas suffisante.

Pour faire les tests de résistance, les chercheurs fabriquent des blocs de béton de 400 kg.
Ceux-ci seront chauffés très lentement mais à très haute température (la température est contrôlée par des thermocouples, sorte de thermomètre de haute précision), ainsi que des éprouvettes (petits cylindres) de béton qui seront comprimés dans une presse, étirées ou encore tordues comme on essore un chiffon à l’aide de véritables machines de torture.

Ils observent alors les réactions du béton ainsi « torturé » : à quelle température se déforme-t-il ? Est-ce qu’il se fissure ou bien éclate t-il ? Quelle force faut-il pour casser un pilier de béton en le tordant ou en le comprimant ?

Ce laboratoire travaille en partenariat avec des entreprises de fabrication de ciments et des entreprises du bâtiment et des travaux publics (BTP) qui financent leurs recherches afin d’utiliser les résultats éventuels dans les constructions futures. Il y a donc de l’emploi et de l’avenir dans cette filière...

++++LERMA

Le LERMA est le Laboratoire d’Étude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique. Dans ce laboratoire, les chercheurs tentent de vérifier l’hypothèse selon laquelle la vie ne serait pas apparue sur Terre, mais dans l’espace.

Pour cela, ils recréent les conditions de formation des atomes et des molécules dans l’espace où règne des conditions expérimentales inimaginables : des échantillons simulant la poussière cosmique sont placés dans le vide intersidéral (1 molécule par cm³ soit une pression de 10^-14 bar, la pression atmosphérique standard étant de 1 bar) et à une température de -269°C.

Cet ultra froid est réalisé à l’aide d’un appareil appelé un cryostat, utilisant de l’hélium liquide (encore plus froid que l’azote liquide).
Le froid absolu, température la plus basse pouvant exister, est de – 273,15°C. A cette température, tout est vraiment « congeler ». Même les atomes, qui en temps normal, vibrent un peu, sont complètement figés et ne bougent absolument plus.

Les chercheurs essayent alors, en utilisant des lasers ou des courants électriques contrôlés par des oscilloscopes, d’ « exciter » des atomes de carbone, d’oxygène, d’hydrogène ou encore d’azote et ainsi obtenir différentes molécules (assemblage d’atomes). Ils cherchent en fait à obtenir des acides aminés qui sont les molécules à la base de la vie.

Cela pourra alors démontrer qu’avec la pression et la température qui règnent dans l’espace, ces molécules pouvaient tout de même se former et valider ainsi l’hypothèse selon laquelle la vie aurait pu être créée dans l’espace et être arrivée sur Terre par des astéroïdes.

Pour analyser les molécules fabriquées, les chercheurs utilisent un autre appareil se nommant un spectromètre de masse. Les scientifiques découpent des molécules qu’ils connaissent en des morceaux de tailles précises. Ces bouts de molécules possèdent une énergie qui leur est propre. Les chercheurs la mesure et stockent ces informations. Dans le spectromètre de masse, les molécules fabriquées par le laser sont cassées en morceaux et leur énergie est mesurée. Par comparaison avec les données stockées, ils peuvent savoir quels sont les morceaux étudiés et la molécule de laquelle ils proviennent.

Le matériel utilisé est impressionnant par sa sophistication, par sa taille et par son coût (dans les 400 000€) alors qu’il est conçu pour étudier des particules de quelques nanomètres (0,000000001 m) de longueur.

Leurs recherches sont ensuite publiées dans des revues scientifiques internationales, ou diffusées grâce à des conférences.

++++Atelier de mécanique

Dans l’atelier, un technicien chercheur fabrique, à l’aide de machines outils, des pièces uniques, à la demande des chercheurs afin de fabriquer les appareils nécessaires à l’étude des molécules ou des bétons.

Les chercheurs travaillent en équipe avec le technicien et définissent la forme et la taille des pièces nécessaires à la poursuite de leurs recherches. La communication se fait à l’aide de dessins techniques, d’esquisses, mais aussi de dessins assistés par ordinateur.

Les techniciens chercheurs fabriquent alors ces pièces avec une très grande précision dans différents matériaux comme le cuivre, le laiton, le duralumin (alliage utilisé pour la fabrication des avions par exemple)… grâce à de nombreux outils et machines (pied à coulisse, fraise, fraise scie…)

Voici ces machines outils en action : ici ou encore ici. (Le téléchargement des vidéos est un peu long...tout comme ta patience :-))

Nous avons aussi vu deux amphithéâtres, la bibliothèque universitaire…

Après le travail, le réconfort !
Nous avons eu la surprise d’avoir un gouter prévu par les organisateurs.
Cette visite a été très agréable, encadrée par des personnes compétentes et passionnées. Merci à elles.