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Ondes gravitationnelles : première phase d'exploitation pour
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Astroclick Index du Forum » Astrophysique » Ondes gravitationnelles : première phase d'exploitation pour
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André
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Inscrit le: 07 Jan 2007
Messages: 11024
Localisation: Montreal 45.500°N, 73.580°W

 Message Posté le: Ven 29 Juin 2007 12:40 am    Sujet du message: Ondes gravitationnelles : première phase d'exploitation pour
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Salut a tous

En 1918, dans un article où Albert Einstein développait une des conséquences de sa théorie de la Relativité Générale, apparaît l'expression "Gravitationswellen" signifiant "ondes gravitationnelles".

Décrites alors "mathématiquement", ces dernières, qui sont des déformations de l'espace-temps produites par des phénomènes astrophysiques violents dans notre galaxie et bien au-delà (explosions de supernovae, coalescence de deux corps compacts tels les trous noirs ou les étoiles à neutrons), n'ont jamais pu être observées directement jusqu'à ce jour.

Seuls l'ont été les effets des émissions de ces ondes gravitationnelles, lord de l'observation d'un système de deux étoiles à neutron ce qui a valu à Joseph Taylor et Russel Hulse le prix Nobel de physique en 1993. D'où l'importance de l'interféromètre franco-italien VIRGO, le plus important en Europe, dont la première phase d'exploitation scientifique vient de commencer à Cascina, en Italie.



Shot at 2007-06-28


Les technologies les plus sophistiquées

C'est un véritable défi que va devoir relever VIRGO.

Car si des ondes gravitationnelles se manifestent, elle se traduiront sur Terre par des distorsions - de l'ordre d'un milliardième du diamètre d'un atome, soit 10E-18 - des deux bras orthogonaux, longs de trois kilomètres, de cet interféromètre de Michelson.

Rappelons que le principe sur lequel repose le fonctionnement d'un instrument de ce type consiste à séparer en deux, à l'aide d'une lame séparatrice, un faisceau de lumière, et à faire parcourir à chacun de ces demi-faisceaux un aller-retour dans des directions orthogonales , avant de les recombiner.

Cette recombinaison de deux faisceaux lumineux ayant parcouru des chemins a priori différents crée des franges d'interférences. Or l'observation du déplacement éventuel de ces franges constitue une façon extrêmement précise de mesurer tout changement relatif de la distance parcourue par les demi-faisceaux et, par conséquent, tout déplacement des miroirs placés à l'extrémité des deux bras de l'interféromètre.



Shot at 2007-06-28

Mais les éventuels changements sont si infimes que les concepteurs de VIRGO ont dû faire appel aux technologies les plus sophistiquées, que ce soit dans le domaine de la métallurgie, de l'optique et des systèmes de contrôle ou encore de l'informatique et de l'analyse des données.

Ainsi pour atteindre l'extrême sensibilité requise pour détecter ces ondes, l'interféromètre est proche de la perfection optique. Par ailleurs, il est extrêmement bien isolé du reste du monde.

Ainsi une unité de traitement optique a été construite spécialement à Lyon pour produire des miroirs de haute qualité combinant la réflectivité la plus élevée (plus de 99,999%) à une qualité de surface extrême.

Les lasers et les oscillateurs qui équipent cet instrument sont parmi les plus stables jamais construits. D'autre part, afin d'éviter les mouvements parasites des éléments optiques dus au bruit sismique, chacun d'eux est isolé à l'aide d'un pendule composite de dix mètres de hauteur.

Autre problème auquel les concepteurs de cet instrument ont été confrontés, l'obligation que le faisceau lumineux se propage dans l'ultra vide du fait de la présence d'un gaz résiduel susceptible de perturber les mesures.

La solution ?

Construire les plus grandes enceintes à vide en Europe, à savoir deux tubes longs de trois kilomètres et d'un diamètre de 1,2 m. Résultat : l'environnement de cet interféromètre est plus calme que celui d'un vaisseau spatial en orbite autour de la Terre, preuve éclatante de la qualité du travail fourni dans le cadre de ce projet auquel ont participé cinq laboratoires du CNRS*.

Par ailleurs, deux autres laboratoires de cet organisme de recherche, le Laboratoire Univers et THéorie ou LUTH (CNRS/Observatoire de Paris/Université de Paris VII) et l'Institut d'Astrophysique de Paris ou IAP (CNRS/Université Paris VI) qui travaillent sur les ondes gravitationnelles, mènent également des activités dans le cadre de VIRGO.

Virgo+ et Advanced Virgo, la suite de VIRGO déjà à l'étude

Dans le scénario le plus optimiste, les chercheurs s'attendent à ne détecter que quelques événements de coalescence binaire d'étoiles compactes par an, ce qui ne permettra pas la véritable émergence de l'ère de l'astronomie gravitationnelle.

C'est la raison pour laquelle sont d'ores et déjà prévues des mises à niveau du détecteur baptisées "Virgo+" et "Advanced Virgo" qui devraient permettre une amélioration de la sensibilité de l'instrument d'un facteur 100.

Ainsi dans le cadre de Virgo+, la puissance du laser sera augmentée de 20 à 50 watts. En outre, de nouveaux miroirs suspendus par des fibres en silice et un système de compensation thermique seront installés. Quant à l'électronique, elle sera optimisée.

En revanche, dans le cadre d'Advanced Virgo, c'est un ensemble de mises à niveau majeures visant à atteindre une sensibilité dix fois supérieure à la sensibilité nominale de l'instrument, qui sera réalisé, ce qui devrait conduire à une augmentation du taux d'événements de près de 1000 fois.

D'où la nécessité de modifications importantes telles l'élévation de la puissance du laser à 200 watts, et la modification de la géométrie optique et de la topologie de l'interféromètre. Toujours à l'étude, cette nouvelle configuration pourrait démarrer à l'horizon 2011.

* Cinq laboratoires du CNRS

- ARTEMIS ou laboratoire Astrophysique Relativiste, Théories, Expériences Métrologie, Instrumentation, Signaux (CNRS/Observatoire de la Côte d'Azur à Nice), qui a réalisé le laser de puissance ultra-stable et la simulation numérique de systèmes optiques complexes.

- LAPP ou Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules (CNRS/ Université de Savoie, à Annecy-le-Vieux), qui a conçu et réalisé les enceintes à vide qui abritent les suspensions et les miroirs de l'interféromètre, le système de détection permettant de mesurer les signaux issus de l'interféromètre.

- LAL ou Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire (CNRS/Université Paris-Sud 11, à Orsay), qui a travaillé en particulier sur l'enceinte à vide, les pièges optiques, le contrôle global et les réseaux informatiques.

- SLP ou laboratoire de Spectroscopie en Lumière Polarisée (CNRS/ESPCI/Université de Paris 6, à Paris), et LMA ou Laboratoire des Matériaux Avancés (CNRS à Villeurbanne) qui ont conçu les composants optiques de Virgo, les grands miroirs et la lame séparatrice. Wink

source de l'article;

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/43395.htm

amicalement
_________________
Etrange époque où il est plus facile de désintégrer l' atome que de vaincre un préjugé.

Einstein, Albert,
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