« Je déchif­fre des codes-barres » : c’est par cet­te for­mu­le qu’Arnaud Cuis­set aime résu­mer son métier. Ce phy­si­cien est spec­tro­sco­pis­te : il uti­li­se la lumiè­re pour per­cer les secrets de la matiè­re. « C’est un outil for­mi­da­ble ! », s’enthousiasme-t-il. Il démas­que les molé­cu­les.

Pour­quoi ? Par­ce que la lumiè­re inter­agit avec les obs­ta­cles sur sa rou­te. Elle se com­po­se d’une infi­ni­té de cou­leurs, com­me l’a décou­vert au XVIIe siè­cle Isaac New­ton. Or quand la lumiè­re ren­con­tre des molé­cu­les, ces der­niè­res en absor­bent une par­tie. Mais pas de n’importe quel­le façon : d’une maniè­re pro­pre à cha­que type de molé­cu­le. Par consé­quent, en regar­dant quel­les cou­leurs sont absor­bées, il est pos­si­ble de savoir quel­les molé­cu­les sont pré­sen­tes dans une sub­stan­ce, com­me un gaz ou un liqui­de.

Cou­leurs visi­bles et invi­si­bles

Pour les aider, les spec­tro­sco­pis­tes ont à leur dis­po­si­tion des machi­nes qui ana­ly­sent la lumiè­re émi­se ou absor­bée par les molé­cu­les et la tra­dui­sent sous for­me de « codes-barres » sym­bo­li­sant la pré­sen­ce ou l’absence des cou­leurs. Ces « codes-barres », qu’on appel­le plus scien­ti­fi­que­ment des spec­tres lumi­neux, peu­vent être très com­plexes. La tâche d’Arnaud est de les inter­pré­ter. En plus de la natu­re des molé­cu­les, ils livrent d’autres infor­ma­tions remar­qua­bles, com­me la tem­pé­ra­tu­re et la pres­sion qui s’exercent sur les molé­cu­les : la pres­sion joue sur la lar­geur des pics du code-barres, la concen­tra­tion en molé­cu­les et la tem­pé­ra­tu­re sur leur inten­si­té.

Aujourd’hui, la lumiè­re que les spec­tro­sco­pis­tes emploient dépas­se lar­ge­ment le spec­tre des cou­leurs visi­bles par l’oeil humain. L’ensemble du spec­tre élec­tro­ma­gné­ti­que est sol­li­ci­té : la lumiè­re visi­ble, mais aus­si au-delà, com­me les infra­rou­ges et les micro-ondes.

En fonc­tion de la lumiè­re choi­sie, on obtient des infor­ma­tions dif­fé­ren­tes”, pré­ci­se Arnaud Cuis­set. “Les molé­cu­les sont des struc­tu­res en mou­ve­ment. Les infra­rou­ges per­met­tent de repé­rer leurs vibra­tions tan­dis que les micro-ondes détec­tent leurs rota­tions. Der­niè­re­ment, on uti­li­se aus­si les ondes téra­hertz, très pro­met­teu­ses. Elles sont capa­bles de détec­ter aus­si bien les peti­tes molé­cu­les qui tour­nent que les gros­ses qui vibrent.”

Pol­lu­tion atmo­sphé­ri­que

Dans les labos, les spec­tro­sco­pis­tes réper­to­rient patiem­ment les molé­cu­les une par une et leurs spec­tres lumi­neux dans les divers rayon­ne­ments. Ces infor­ma­tions per­met­tent ensui­te de fai­re l’opération inver­se : iden­ti­fier les molé­cu­les pré­sen­tes dans un gaz ou un liqui­de.

Les domai­nes d’application sont très variés. En astro­no­mie, la spec­tro­sco­pie révè­le la com­po­si­tion des gaz inter­stel­lai­res où nais­sent les étoi­les, ou enco­re cel­le des atmo­sphè­res autour des corps pla­né­tai­res. Dans l’industrie, elle per­met de savoir quels pol­luants une usi­ne rejet­te dans l’atmosphère, afin de les rédui­re. Avec un niveau de pré­ci­sion épous­tou­flant.

Quand on s’intéresse aux émis­sions gazeu­ses dans l’atmosphère, on est capa­ble d’identifier la sour­ce, de dire si tel pol­luant pro­vient d’un pot d’échappement, d’une usi­ne ou d’un feu de forêt.” Et cela grâ­ce à la lumiè­re.

Pour aller + loin : Son inter­view pour l’émission Plus de Scien­ces dédiée au lasers.

Arnaud Cuisset
Arnaud Cuis­set
“Son bac S en poche, Arnaud a hési­té entre la phi­lo­so­phie et les scien­ces. Il a fina­le­ment choi­si d’étudier l’infiniment petit, la phy­si­que expé­ri­men­ta­le des ato­mes et molé­cu­les, à Paris. Atta­ché à sa région, le phy­si­cien ori­gi­nai­re d’Avesnes-sur-Helpe est aujourd’hui enseignant-chercheur à l’université du Lit­to­ral Côte d’Opale, mem­bre du labo­ra­toi­re de physico-chimie de l’atmosphère, à Dun­ker­que. Il est aus­si flic, pom­pier ou garde-chasse, au gré des piè­ces de théâ­tre qu’il joue avec sa com­pa­gnie ama­teur.”
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