Marc de Hemptinne

Marc de Hemptinne est né à Gand le 6 avril 1902. Il avait deux soeurs, ses aînées. Cette même année 1902, son père Alexandre passe dans le corps professoral de l'UCL. Il y est chargé de l’enseignement et du laboratoire de physique de ce qu'on appelle aujourd'hui la licence en sciences. Il avait obtenu son Ph. D. (doctorat) à Leipzig en 1893 sous la direction de W. Ostwald, prix Nobel de chimie en 1909, et il avait poursuivi ses recherches principalement dans son laboratoire privé à Gand. Il équipa petit à petit un laboratoire à Louvain en véritable mécène, avant de confier la poursuite de son oeuvre à son fils Marc.

Marc de Hemptinne a fait ses études de base à l'Université de Gand, après avoir fait ses humanités chez les jésuites au Collège Sainte Barbe. Ingénieur chimiste, il y a ensuite préparé une thèse sous la direction de Edmond van Aubel membre de l'Académie des sciences de Belgique, qui était en charge du cours approfondi de physique expérimentale du doctorat en sciences physiques et mathématiques (l’actuelle licence) et auquel il gardait une véritable vénération. Il sera proclamé en 1926, Docteur en Sciences. Il poursuivra sa formation à Zurich comme assistant dans le laboratoire de chimie-physique de Victor Henry de 1926 à 1928. Il entame sous sa conduite une série de recherches sur les réactions photochimiques en phase gazeuse en les comparant à celles obtenues par des apports énergétiques de différentes natures, notamment par des décharges électriques. Il peut être intéressant de noter que ce dernier sujet avait déjà retenu, dès 1902, toute l’attention de son père Alexandre de Hemptinne. Il était le premier à avoir reconnu le rôle de l’hydrogène naissant dans les réactions chimiques de l’hydrogène au sein de l’effluve. Ces recherches avaient d'ailleurs débouché sur une application industrielle importante: les huiles «Elektrion», résultat d'une hydrogénation d'huiles végétales et animales.

Si la découverte des structures atomiques et moléculaires de la matière, au début du XXième siècle, devait beaucoup à la spectroscopie, celle-ci à son tour pourra s'appuyer, vingt-cinq ans plus tard, sur la mécanique ondulatoire naissante qui diffusait ses nouveaux concepts dans les laboratoires de physique et de chimie. C'est dans cette voie expérimentale que se lance le jeune Marc de Hemptinne qui entre à l'UCL en 1929 comme chargé de cours et y reprend une partie de l’enseignement de son père en occupant la chaire de spectroscopie. Il deviendra un éminent spécialiste de l’architecture moléculaire grâce à sa maîtrise d'un large éventail d'outils d'exploration des molécules, dans le visible, via l’effet Raman découvert en 1928, dans l’infrarouge et plus tard dans les micro-ondes. Dès son arrivée à l'UCL, Marc de Hemptinne eut la satisfaction de trouver un terrain favorable à l’éclosion d'un département de physique digne d'une grande université. Quelques années auparavant, Georges Lemaitre (1894-1966) le père de l’atome primitif - Prix Francqui en 1934 - et Charles Manneback (1894-1975) avaient en effet été nommés dans le corps enseignant de l’université. Anciens camarades d'université depuis 1911, ils avaient tous deux des contacts solides avec les physiciens les plus en vue à l’époque, tant en Allemagne, qu'en Angleterre et aux Etats-Unis, ce qui ne manquait pas de répercuter vers le jeune département de physique les échos des grandes découvertes de l’époque. Ils sont à la base de la formation de nombreux physiciens, l’un leur apportant l’originalité et l’autre la rigueur qui peut la rendre opérationnelle. En outre, Charles Manneback qui avait chez P. Debye appliqué la mécanique ondulatoire à l’étude des molécules diatomiques et polyatomiques à axe de symétrie et au calcul des intensités des spectres Raman de rotation, apportera une précieuse collaboration à l’interprétation théorique des données expérimentales collectées soigneusement par Marc de Hemptinne. Professeur, expérimentateur, ce dernier était tout naturellement aussi à cette époque : souffleur de verre, électricien, photographe, bailleur de fonds de fonctionnement et d'équipements, mais surtout physicien. Quelques années plus tard il recrutera un jeune technicien, Guillaume Maes, et de jeunes collaborateurs comme Jean-Marie Delfosse, Paul Capron, Jean Savart et puis bien d'autres au Collège des Prémontrés que son père avait pris l’initiative de transformer.

Marc de Hemptinne est ce qu'on appellerait aujourd'hui un battant avec une grande confiance en lui, mais surtout à l’égard de tous ses collaborateurs. Il avait le don de forcer l’accès pour lui-même et pour les autres à toute méthode expérimentale susceptible de fournir de nouvelles données sur les recherches en cours. Celles-ci portent essentiellement sur la structure des molécules et leur dissociation. C'est ainsi que mettant à profit la méthode de Debye-Scherrer de diffraction cohérente d’électrons sur les atomes de molécules, il mesure pour la première fois, avec J. Wouters et P. Capron, les distances inter atomiques du bromochloroforme, du dichlorodibrométhane et du silicobromoforme à partir des beaux anneaux imprimés sur plaques photographiques. Et puis ce sera la mesure et les publications avec J. Savart et P. Capron des niveaux d'énergie d'excitation et d'ionisation de molécules simples - azote, oxyde de carbone - par collision inélastique d’électrons monoénergétiques sur celles-ci. Ces recherches constituent le germe sur lequel se développera plus tard un laboratoire de physique atomique des collisions sous la conduite de J. M. Delfosse.

Pour affiner les données recueillies sur la structure des molécules et sur les forces entre atomes à partir des spectres de rotation et de vibration, Marc de Hemptinne fera oeuvre originale par la substitution d'isotopes lourds en lieu et place des isotopes légers dans les molécules normalement légères dont on veut déterminer la structure, en remplaçant un ou des atomes d’hydrogène par des atomes de deuterium, des C12 par des C13 , des O16 par des O18,..... La substitution des atomes légers par leurs isotopes lourds ne modifie pas en première approximation la distance entre les atomes dans la molécule ni la valeur des forces de rappel. Par contre les changements de symétrie induits par ces substitutions donne accès à de nouvelles transitions qui étaient interdites dans des systèmes trop symétriques.

Dans un premier temps, Marc de Hemptinne oriente ses recherches sur les composés hydrogénés et deutérés de la phosphine, de l’arsine et de l’éthylène que lui synthétise J. Jungers, alors assistant de W. Mund. De son côté, Ch. Manneback avait développé une théorie des vibrations moléculaires par la méthode des coordonnées symétriques qui permettra l’analyse en profondeur des nombreuses données expérimentales. J.M. Delfosse, qui participa activement à ce programme de recherche jusqu'en 1940, s'exprimait ainsi lors des cérémonies de l’éméritat de son patron:

Imperceptiblement, le laboratoire se transformait en un centre de recherches. Même si à l’heure actuelle, où on entend tellement parler de la recherche scientifique, on dit qu’il faut créer un laboratoire de ceci ou de cela, l’exemple de Marc de Hemptinne montre à l’évidence qu'on ne crée pas un laboratoire de recherche mais qu'un laboratoire se crée; il se crée autour d’un homme sachant assumer avec une audace tranquille de lourdes responsabilités et dont les qualités intellectuelles et humaines lui permettent de s'attacher à un grand sujet et d’y attirer des hommes poursuivant le même idéal que lui et qui acceptent de le considérer comme leur patron.

Lauréat du Prix A. De Potter en 1941 et du Concours annuel de l'Académie royale des Sciences, des Lettres et des Beaux-Arts de Belgique, Marc de Hemptinne sera proclamé, en 1948, lauréat du Prix Francqui pour ses travaux sur les spectres de vibration du méthane, de l'éthane, de l’éthylène et de leurs dérivés deutérés et halogénés, et pour l’école qu'il a constituée autour de lui à cet effet.

Après les substitutions isotopiques d’hydrogène, Marc de Hemptinne veut passer à celles du carbone. Mais où trouver dans les années d'avant guerre le C13 qu'il fallait substituer au C12 ? Il « suffisait » de bien choisir en 1936 un titulaire pour la Chaire Francqui à l’UCL. Ce fut H.S. Taylor, collaborateur de H. Urey qui éveilla à cette occasion l’attention de l’équipe louvaniste sur les techniques de séparation d'isotopes par diffusion gazeuse (en cliquant ici on découvre une photo illustrant l'appareil). Trois ans plus tard apparaît une publication de Marc de Hemptinne et P. Capron sur la séparation du C13 à 50% à raison de 0.5mg/heure. On améliorera le dispositif en passant notamment d'une batterie de 50 pompes à mercure à une batterie de 80 pompes jusqu'au jour où, le 8 août 1944, une « bavure » lors d'un bombardement nocturne à Louvain détruit ce séparateur et donne un coup d'arrêt à cette audacieuse épopée.

La guerre allait d'ailleurs freiner brutalement l’ouverture du jeune département de physique à la physique nucléaire qui avait connu les dix dernières années un développement fulgurant tant sur le plan théorique qu’expérimental. Marc de Hemptinne voulait ouvrir le département à cette nouvelle frontières de la physique. En 1938, il va voir E. Lawrence A Berkeley et son cyclotron. Il en revient impressionné par les potentialités de cet accélérateur, tant en physique nucléaire - et notamment comme source intense de neutrons - qu'en thérapie du cancer. En vue de "doter" le département d'un des premiers cyclotrons en Europe, il envoie immédiatement ses collaborateurs, J. M. Delfosse et P. Capron, recueillir les données nécessaires à sa construction qu'il propose aux A.C.E.C.. Un devis est établi à la fin de l’été et la décision devait être finalisée le 1er septembre 1939, jour d'une visite que Marc de Hemptinne effectuait avec son père Alexandre au laboratoire des Joliot Curie . Ce même jour, l'Allemagne envahit la Pologne, l'Europe entière entrait progressivement en guerre et le projet louvaniste de cyclotron passait au frigo. Ce projet ressortira en 1947, financé par une association de fait dirigée par Jean Willems, président du F.N.R.S., et Marc de Hemptinne: l'Institut Interuniversitaire de Physique Nucléaire. Le F.N.R.S. recevait à cet effet de l’état, une dotation annuelle destinée au développement de la physique nucléaire en Belgique, prise sur les rentrées financières de la vente de l’uranium congolais aux Américains. De peur de vider les universités de leur faible potentiel de scientifiques, le F.N.R.S. avait opté pour les création de "Centres" répartis dans les universités plutôt que pour un laboratoire d'Etat selon le modèle anglo-saxon pour ce genre de recherches. A l'UCL, Marc de Hemptinne constituera une équipe avec Guy Tavernier qu'il est allé recruter à l'Imperial College de Londres, Luc Gillon qui allait fonder quelques années plus tard la première université du Congo, des ingénieurs, des techniciens et quelques rares candidats en sciences qui poursuivaient leur formation en licence par la voie de la physique. Avec cette audacieuse confiance dans les potentialités de ceux qu'il s'attachait, Marc de Hemptinne les chargea de construire, avec des finances réduites et les moyens du bord, dans le nouvel Institut de physique édifié à cet effet dans le Parc d'Arenberg, un cyclotron qui fournira ses premiers faisceaux internes cinq ans plus tard et une machine de Van de Graaff. Entre-temps, P. Capron et J. M. Delfosse entourés de jeunes collaborateurs lançaient avec l’appui de Marc de Hemptinne leurs propres laboratoires en chimie nucléaire et en physique atomique.

C'est encore Marc de Hemptinne qui, au départ de Ch. Manneback, prendra sur lui de constituer un groupe de physique théorique. Il le bâtira dans son style habituel: sur un homme. Il va le recruter au CERN à Genève. C'est Franz Cerulus. Il se fera fort au début de l’aider à trouver les moyens humains et financiers. Ce groupe a rapidement gagné son autonomie tout en cultivant une certaine synergie avec les expérimentateurs.

Sur le plan de la recherche, Marc de Hemptinne reste actif il veut affiner les données et lever les ambiguïtés sur la structure moléculaire notamment des éthylène et de leurs deutérosubstitués. On le verra au National Bureau of Standards pour des mesures de masse, à l'Institut d'astrophysique de l'Université de Liège et à la Jungfraujoch en Suisse pour des mesures dans l’infrarouge à haute dispersion, grâce aux instruments développés par son collègue M. Migeotte. Il dotera cependant aussi son laboratoire de physique moléculaire de nouvelles possibilités expérimentales dans le domaine de la spectroscopie infrarouge sous vide à haute résolution de même qu'en spectroscopie dans la gamme des micro-ondes. Dès que les lasers font fait leur apparition, il construira ses lasers avec l’ingénieux et fidèle technicien du début de sa carrière, Guillaume Maes. Il est intéressant de relever dans ses dernières publications de 1970 des articles comme: Action d'un laser de puissance CO2 sur le spectre infrarouge de certains gaz dans le Bulletin de l'Académie ou encore: Action d'un rayonnement laser CO2 sur l'éthylène pur ou mélangé avec d'autres gaz publié avec son fils aîné Xavier. Si l’on se réfère aux premiers paragraphes de cette biographie, on notera avec intérêt l’évolution dans la continuité entre les travaux d'Alexandre, son Père, et ceux de Marc de Hemptinne en début et fin de carrière

Entre-temps, sur le plan belge, Marc de Hemptinne avait été chargé des délicates négociations avec les Américains pour l’installation d'un réacteur en Belgique, et puis l’envoi de stagiaires belges dans les laboratoires nationaux américains; des dizaines de chercheurs belges de toutes disciplines s'y perfectionnèrent. C'est ainsi qu'il fut, en 1951, attaché scientifique à l'Ambassade belge à Washington. On retrouvera Marc de Hemptinne comme membre du Conseil d'administration du Centre nucléaire de Mol de 1954 à 1963; il en sera d'ailleurs le président de 1957 à 1963. Le réacteur expérimental BRI, construit à partir de taxes sur le minerai d'uranium fourni aux U. S.A., sera rendu critique en 1956; il permettra aux jeunes ingénieurs et techniciens de se familiariser avec des techniques propres aux réacteurs. Il sera suivi en 1960 du réacteur à haut flux BR2 et en 1962 du BR3. Il mettra à profit ses charges à Mol pour sensibiliser et mobiliser les pouvoirs publics et les milieux industriels à l’importance d'une présence active dans le développement et l’industrialisation de ces toutes nouvelles technologies.

Il n’en défendit pas moins pour autant la recherche fondamentale dans ses multiples fonctions de membre de diverses Commissions du F.N.R.S., membre de son Conseil d'administration, membre du Conseil scientifique de l’lnstitut météorologique, membre de l'Académie royale des Sciences, des Lettres et des Beaux-Arts de Belgique. Dans le domaine nucléaire, il fut à la base d'une tentative de regroupement des potentialités universitaires en physique nucléaire des basses énergies dans un laboratoire national qu’il voyait équipé d'un gros aecélérateur capable d'attirer et de retenir des chercheurs de qualité dans ce domaine. Le CERN avait montré aux Européens la voie à suivre pour la physique des hautes énergies. La création d'un tel laboratoire national ne pourrait-il pas en outre transcender les mesquineries locales et éviter le saupoudrage des efforts humains et financiers? Ce projet de regroupement est resté à l'état de "rêve".

A quelques années de la fin de sa carrière, Marc de Hemptinne s'engagea totalement auprès des autorités académiques de l'UCL et des instances nationales de politique scientifique pour saisir l’opportunité du nouveau déménagement, qu’on lui imposait, du département de physique qu'il avait patiemment édifié au cours du temps, d'abord rue de Namur, au Collège des Prémontrés à Louvain, puis ensuite au Parc d'Arenberg à Héverlee pour aboutir enfin à Louvain-la-Neuve. Il souhaitait que le transfert forcé de l’université en Wallonie soit l’occasion d'un nouveau bond en avant des équipes qu'il avait patiemment et magistralement constituées On peut dire qu'il a réussi.

En 1972, honoré de multiples distinctions notamment belges, françaises et hollandaises, Marc de Hemptinne passait à l’éméritat lors d'une cérémonie empreinte de chaleur et de simplicité dans son nouvel Institut de physique installé sur le plateau de Louvain-la-Neuve. Le Comte Marc de Hemptinne décèda le 1er avril 1986.

H. Urey: Prix Nobel de chimie en 1934 pour sa découverte deux ans plus tôt du deutérium, isotope lourd de l’hydrogène. L'un et l’autre allaient se succéder durant la guerre dans le programme de séparation de l’uranium à Oak-Ridge retour au texte

A.C.E.C.: Ateliers de Constructions Electriques de Charleroi. retour au texte

Joliot-Curie: Ceux-ci venaient de mettre en évidence l’émission de neutrons lors de la fission de l’uranium et entamaient la construction d'un cyclotron qui sera en partie démantelé par les Allemands au profit de la mise en route du cyclotron à Heidelberg fin 1943. retour au texte

CERN: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, laboratoire créé en 1952 et doté d’accélérateurs de haute énergie pour l’étude du microcosme. retour au texte

Association Familiale HEMPTINNE

Marc de HEMPTINNE (1902-1986)