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Un laboratoire réfrigéré est un local dans lequel la température est très inférieure à 0°C. Les chercheurs peuvent y étudier la neige et la glace ou tester des instruments de mesure avant de les utiliser dans les Alpes ou dans les régions polaires.
À l'institut pour l'étude de la neige et des avalanches du WSL à Davos - le SLF -, les scientifiques disposent d'un laboratoire réfrigéré composé de cinq chambres froides d'une superficie d'environ 20 m2 chacune. Le laboratoire réfrigéré est en service toute l'année afin que les chercheurs puissent étudier la neige, la glace et le permafrost quelle que soit la saison. Ils utilisent les chambres froides à diverses fins: pour la fabrication de neige, comme laboratoire d'expérimentation de la neige et de la glace et pour le stockage d'échantillons de neige.
Avec la machine à neige - le "snowmaker" -, les chercheurs du SLF fabriquent des cristaux de neige pour mieux comprendre les propriétés de la neige. Ils peuvent ainsi toujours produire la même neige, été comme hiver.
Dans la machine, les cristaux se forment comme dans les nuages, c'est-à-dire à partir de vapeur d'eau qui se refroidit. Pour cela, de l'air glacé à -20°C est placé au-dessus d'un bain-marie à 30°C pour être enrichi en vapeur. Cela ne suffit toutefois pas pour produire de la neige, car l'eau pure reste liquide jusqu'à -35°C.
Pour que des cristaux de neige se forment, la vapeur d'eau doit pouvoir s'accrocher à quelque chose. Dans la nature, elle trouve de minuscules particules de poussière dans l'air. Dans le snowmaker, des fils très fins sont tendus à cet effet, et c'est là que se forment les cristaux de neige. Une brosse automatique les balaie soigneusement à intervalles réguliers. Les petits cristaux de neige tombent dans un récipient et peuvent être examinés.
La machine à neige produit différentes formes de cristaux. Selon la température et l'humidité de l'air, les gouttelettes d'eau gelées forment des cristaux hexagonaux, des aiguilles ou de petites plaques.
La séquence filmée en accéléré ci-contre montre un cristal de neige qui se forme entre -15°C et -12°C. Au total, 70 minutes se sont écoulées.
Dans le laboratoire réfrigéré, les chercheurs peuvent examiner en détail la neige fabriquée par la machine. Cette neige ne fond pas, car la température en laboratoire est aussi basse que dans la machine à neige, c'est-à-dire -15°C.
À l'aide d'un tomodensitomètre, les chercheurs prennent des photos 3D d'échantillons de neige qu'ils ont ramenés des régions polaires. Tu as peut-être déjà entendu parler de tomodensitomètre, qu’on appelle aussi scanneur. Des appareils semblables sont utilisés dans les hôpitaux, par exemple pour rendre visibles des organes ou des fractures osseuses compliquées.
Les chercheurs du SLF s'intéressent aussi à des aspects pratiques de la vie quotidienne et répondent ainsi à diverses questions, par exemple: comment réagissent les pneus d'une voiture sur la neige? Quelle est la composition idéale de la crème glacée pour qu'elle ne fonde pas trop vite en été?
La température peut être réglée en fonction des besoins dans chaque chambre froide. Elle oscille le plus souvent entre -25 et 0°C, mais dans une des chambres elle descend jusqu'à -40°C!
C'est pourquoi les scientifiques portent des vêtements très isolants pour leur travail avec le tomodensitomètre ou le microscope: combinaisons intégrales en doudoune, gants épais, bottes thermiques et bonnet fourré.