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22 Mai 2003 Visite du LAPP D. Verkindt, LAPP, Virgo
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VIRGO: Détecteurd’ondes gravitationnelles
D. Verkindt
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Les ondesgravitationnelles
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Naissance des ondes gravitationnelles
A. Einstein, Preussiche Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte, p. 688 (1916) A. Einstein, Preussiche Akademie der Wissenschaften, Sitzungsberichte, p. 154-167 (1918)
25 Novembre 1915
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Une charge électrique accéléréecrée une onde électromagnétique
De la gravitation à l’onde gravitationnelle
Une masse asymétrique accéléréecrée une onde gravitationnelle
e-
E
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Une onde gravitationnelle déforme l’espace. Elle modifie la mesure des distances.
Les effets d’une onde gravitationnelle
h
xh
h = L / L
L+LL
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Une source indétectable: vous
h = 10-41 à un mètre
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Une source indétectable: les planètes
La lune tournant autour de la terre:h = 10-41 (fréquence = 8.10-7 Hz)
La terre tournant autour du soleil:h = 10-43 (fréquence = 6.10-8 Hz)
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Des sources formidables: les trous noirs
h < 10-20 à 50.000 années-lumière
Formation d’un trou noir
Petit déjeuner d’un trou noir(dessin)
trou noir supermassif au centre de NGC4261(photo)
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Des sources explosives: les supernovae
h = 10-21 à 3 millions d’années-lumière
SN 1987A
« simulation » de l ’explosion d’une supernova
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Un signal bien connu théoriquement
Des sources sures: les coalescences de binaires
h(t)
f(t)
Hz
sec
Deux étoiles qui émettent des ondes gravitationnelles se rapprochent
h = 10-21 à 3millions d’années-lumière
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Les premiers signes d’existence des ondes gravitationnelles
Le pulsar binaire 1913+16 - Découvert en 1974 par Hulse et Taylor avec le radio-télescope d’Arecibo
- Période de rotation du système : 7.7 heures- Distance à la terre: 15000 années-lumière- Collision prévue dans 300 millions d’années
Hulse Taylor
R.A. Hulse et J.H.Taylor, The Astrophysical Journal, 195, 1975, L51
J.H.Taylor and J.M. Weisberg, « Further experimental tests of relativistic gravity using the binay pulsar 1913+16 », Astrophysical Journal 345, 434-450 (1989)
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Difficulté de la détection des ondes gravitationnelles
10-10 mètres
Système binaire d’étoiles à neutrons dans les galaxies voisines: h = 10-21
h = L / L = 10-21
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Les détecteurs d’ondes gravitationnelles
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Détection interférométrique d’une onde gravitationnelle
Faisceau laser incident
Franges d ’interférence
INTERFÉROMÈTRE
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Faisceau laser incident
Frange noire
Détection interférométrique d’une onde gravitationnelle
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Faisceau laser incident
Hors frange noire
L
Lh
Détection interférométrique d’une onde gravitationnelle
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Aujourd’hui des interféromètres géants de 3 ou 4 km de long sont à l’écoute du ciel
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Source: Stan Withcomb (Ligo)
L’expérience LIGO
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L’expérience LIGO
Livingston
Hanford
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Octobre 2001
L’expérience VIRGO
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Bras de l’interféromètre: 3 km de long
L’expérience VIRGO
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Ouest
Nord
L’expérience VIRGO
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Les enceintes à vide
L’expérience VIRGO
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Les super-atténuateurs sismiques
L’expérience VIRGO
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Les miroirs
L’expérience VIRGO
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Système de détection des interférences: banc optique interne
L’expérience VIRGO
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run E0 (septembre 2001) run E4 (juillet 2002)
L’expérience VIRGO
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photodétecteur
laser
L’expérience VIRGO
La nature est bruyante!
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Sensibilité du détecteur
L’expérience VIRGO
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septembre 2001 décembre 2001 avril 2002 mai 2002 juillet 2002
Performance actuelle de l’interféromètre VIRGO
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Les différentes façons de voir l’Univers
Source: A Weinstein (Ligo)
Ondes Gravitationnelles
?
Portraits de la nébuleuse du Crabe
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Projet LISA
Interféromètres dans l’espace
Une nouvelle fenêtre sur l’Univers
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Conclusion et raccourcis
Ancien détecteur d’ondes gravitationnelles
(1660-1960)
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Futurs observatoires d’ondes gravitationnelles !
Conclusion et raccourcis
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Pour plus d’informations:wwwlapp.in2p3.fr/virgowww.virgo.infn.itwww.ligo.caltech.eduwww.google.com
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Détection interférométrique d’une onde gravitationnelle
L = h L
< 10-21 3 km
Onde gravitationnelle
Source: K. Thorne (Ligo)
< 3.10-18 m
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Les détecteurs interférométriques dans le monde
4 km600 m 3 km
300 m
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Les travailleurs du LAPP
L’expérience VIRGO
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Photodiodes de détection: banc optique externe
L’expérience VIRGO
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Asservissements de l’interféromètre
L’expérience VIRGO
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Surveillance de l’environnement
delock
daq_ok
turbopompe
L’expérience VIRGO
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Faux scoop: un événement « coalescence de binaires » détecté dans VIRGO !!
L’expérience VIRGO
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Performances actuelles des interféromètres : TAMA
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Performances actuelles des interféromètres: LIGO
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Une nouvelle fenêtre sur l’Univers
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Une nouvelle fenêtre sur l’Univers
Les détecteurs d’ondes gravitationnelles
Les détecteurs de neutrinos
Les radio-télescopesLes télescopes optiques, sur terre et dans l ’espace