Des traces infimes qui en disent long

Jack Cornett

« Imaginez que vous regardez à un kilomètre à la ronde dans le désert. Maintenant, supposez que vous pouvez détecter la présence d’un grain de sable en particulier dans toute cette masse : ça vous donnera une idée de la puissance qu’aura le spectromètre de masse par accélérateur. »

– Jack Cornett

Lorsqu’on demande à Jack Cornett ce qui l’a poussé à quitter Halifax et son poste de directeur général à l’Atlantic Naval Research Laboratory pour l’Université d’Ottawa il y a deux ans, la réponse est claire : le spectromètre de masse par accélérateur (SMA).

« Imaginez que vous regardez à un kilomètre à la ronde dans le désert, explique le professeur de géologie. Sans doute que des tonnes de sable vous entourent. Maintenant, supposez que vous pouvez détecter la présence d’un grain de sable en particulier dans toute cette masse : ça vous donnera une idée de la puissance qu’aura le SMA. »

Long de 25 mètres, le spectromètre, qu’on appelle aussi « briseur d’atomes », en impose autant par sa taille que par sa puissance. Le professeur Cornett, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en radiochimie et santé environnementale, utilisera cet équipement de pointe logé au Complexe de recherche avancée pour détecter et mesurer d’infimes quantités d’atomes radioactifs dans de très petits échantillons.

La technologie a beau avoir des allures de science-fiction, elle aidera le chercheur à élucider divers mystères on ne peut plus familiers et concrets entourant l’ostéoporose, l’exposition à la  radiation et la contamination environnementale.

Prenons, par exemple, l’inquiétante contamination organique autour des sables bitumineux de l’Athabasca. Grâce au spectromètre, l’équipe de recherche pourra déterminer si la contamination vient de l’exploitation des sables elle-même ou de phénomènes naturels, comme les feux de forêt ou l’érosion et la combustion de gisements de charbon.

Les chercheurs commenceront par établir et mesurer la présence du rarissime radioisotope carbone 14 dans des échantillons de sol et de sédiments provenant des sites contaminés.

« Le carbone 14 est très rare, mais on le trouve en infimes quantités dans l’atmosphère, à raison d’environ une partie par mille milliards, explique le professeur Cornett. Si la source de contamination a été en contact avec l’atmosphère il y a plus ou moins longtemps, le spectromètre pourra détecter le carbone 14 dans l’échantillon. Mais si la contamination vient des sables bitumineux – une source très ancienne de carbone – il n’y aura pas de carbone 14, car il se désintègre complètement après plusieurs milliers d’années. »

En plus d’être capable de détecter de très petites quantités de radioisotopes, le spectromètre élimine l’interférence des autres isotopes et accélère l’obtention des résultats. « Nous pourrons obtenir une mesure précise en cinq minutes environ, poursuit le chercheur. Avant, ça pouvait prendre autour d’une semaine. »

Le SMA servira aussi à des fins biomédicales; le géologue l’utilisera pour améliorer le diagnostic et le traitement de l’ostéoporose, qui afflige environ 15 % de la population canadienne.

« Le calcium 41 est un isotope rare qui ne se trouve pas naturellement dans le squelette. Si on en donne une très petite quantité à un patient, il va être absorbé par les os et les marquer pour la vie, dit-il. On peut ensuite déterminer si la masse osseuse diminue et à quel rythme, car une perte osseuse fait augmenter le taux de calcium 41 dans l’urine du patient. On peut alors contrôler l’efficacité du traitement. »

Le calcium 41 est radioactif, mais la dose est si faible qu’on peut l’administrer en toute sécurité à un patient. Elle passerait d’ailleurs inaperçue de la plupart des détecteurs de radiation. Toutefois, comme le SMA est à peu près un million de fois plus sensible que ces outils, il pourra sans peine détecter d’infimes traces de calcium 41 découlant d’une perte osseuse dans un échantillon d’urine.

Le SMA aidera aussi les chercheurs à surveiller le rythme de fonte du pergélisol, à identifier la source des polluants dans l’eau de puits et à mesurer l’exposition à la radiation. Mais ce n’est pas tout. Le « briseur d’atomes » participera même à l’élucidation des mystères de l’univers.

« Nous serons capables de mesurer des radioisotopes qui n’ont pas encore été identifiés et qui nous aideront à déterminer les origines du cosmos, explique Jack Cornett. Par exemple, nous pourrons nous pencher sur le plomb 205, qui est une signature des supernovas. C’était inconcevable auparavant. Le SMA a totalement révolutionné la mesure des atomes et isotopes rares. » Pour le professeur Cornett et ses collègues du Département des sciences de la Terre, c’est une révolution qui mène à un univers de possibilités.

 

par Leah Geller

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