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Vers un détecteur d’ondes gravitationnelles terrestre à basse fréquence utilisant l’interférométrie atomique

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Vers un détecteur d’ondes gravitationnelles terrestre à basse fréquence utilisant l’interférométrie atomique

L’observation des ondes gravitationnelles effectuée par les collaborations Ligo (États-Unis) et Virgo (Europe) ouvre l’ère d’une nouvelle astronomie dite gravitationnelle. Cette astronomie nous permettra de comprendre la formation et la physique des astres compacts comme les trous noirs ou les étoiles à neutrons. Elle nous renseignera également sur les premiers instants de l’univers inaccessibles par les observatoires optiques et, plus généralement, par la détection dans tout le spectre des ondes électromagnétiques.

 

Les détecteurs d’ondes électromagnétiques actuels sont optimisés pour la détection d’ondes dont la fréquence est comprise entre 10 et 1000 hertz. Le développement de l’astronomie gravitationnelle passe alors par la conception et la réalisation de détecteurs fonctionnant dans d’autres gammes de fréquences, donnant ainsi accès à l’observation de phénomènes inaccessibles à Ligo et Virgo. C’est notamment le cas du projet européen d’interféromètre spatial eLISA qui vise à observer les ondes gravitationnelles dans la gamme du millihertz. Toutefois, ce nouveau détecteur ne permettrait toujours pas d’observer les nombreuses sources astrophysiques émettant dans la gamme de fréquences intermédiaire comprise entre 100 millihertz et 10 hertz.

 

Des physiciens d’ARTEMIS (CNRS/Univ. Côte d’Azur/Obs. de la côte d’Azur), du LNE-SYRTE (UPMC/CNRS/Obs. de Paris) et du LP2N (CNRS/IOGS/Univ. Bordeaux) viennent de proposer l’utilisation de l’interférométrie atomique pour concevoir un détecteur pouvant fonctionner dans cette gamme de fréquences. Le point clé de leur proposition consiste à réduire significativement le bruit lié aux fluctuations aléatoires du champ de gravité terrestre, dit bruit newtonien, qui masque le signal des ondes gravitationnelles à ces fréquences. Ce bruit provient essentiellement des fluctuations de densité dans l’atmosphère causé par la turbulence, ainsi que des fluctuations de densité du sol causées par les ondes sismiques. Ce travail est publié dans la revue Physical Review D.

Pour en savoir plus :

Laboratoire Photonique, Numérique, Nanosciences (LP2N, CNRS/IOGS/Univ. Bordeaux)

Laboratoire national de métrologie et d’essais - Système de Références Temps-Espace (LNE-SYRTE, UPMC/CNRS/Obs. de Paris)Nouvelle fenêtre

Astrophysique Relativiste, Théories, Expériences, Métrologie, Instrumentation, Signaux (ARTEMIS, CNRS/Univ. Côte d’Azur/Obs. de la côte d’Azur)

 

Référence :

Low Frequency Gravitational Wave Detection With Ground Based Atom Interferometer Arrays. W. Chaibi, R. Geiger, B. Canuel, A. Bertoldi, A. Landragin et P. Bouyer. Physical Review D (2016), doi:10.1103/PhysRevD.93.021101 Source : CNRS/INP.



21/12/16