22 Mai 2003Visite du LAPP D. Verkindt, LAPP, Virgo 1 VIRGO: Détecteur d’ondes gravitationnelles...

22 Mai 2003 Visite du LAPP D. Verkindt, LAPP, Virgo

1

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


4

Une charge électrique accéléréecrée une onde électromagnétique

De la gravitation à l’onde gravitationnelle

Une masse asymétrique accéléréecrée une onde gravitationnelle

e-

E


5

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


6

Une source indétectable: vous

h = 10-41 à un mètre


7

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


15


Frange noire



16


Hors frange noire

L

Lh



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Aujourd’hui des interféromètres géants de 3 ou 4 km de long sont à l’écoute du ciel


18

Source: Stan Withcomb (Ligo)

L’expérience LIGO


19

L’expérience LIGO

Livingston

Hanford


20

Octobre 2001

L’expérience VIRGO


21

Bras de l’interféromètre: 3 km de long



22

Ouest

Nord



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Les enceintes à vide



24

Les super-atténuateurs sismiques



25

Les miroirs



26

Système de détection des interférences: banc optique interne



27

run E0 (septembre 2001) run E4 (juillet 2002)



28

photodétecteur

laser


La nature est bruyante!


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Sensibilité du détecteur



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septembre 2001 décembre 2001 avril 2002 mai 2002 juillet 2002

Performance actuelle de l’interféromètre VIRGO


31

Les différentes façons de voir l’Univers

Source: A Weinstein (Ligo)

Ondes Gravitationnelles

?

Portraits de la nébuleuse du Crabe


32

Projet LISA

Interféromètres dans l’espace

Une nouvelle fenêtre sur l’Univers


33

Conclusion et raccourcis

Ancien détecteur d’ondes gravitationnelles

(1660-1960)


34

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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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



39

Photodiodes de détection: banc optique externe



40

Asservissements de l’interféromètre



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Surveillance de l’environnement

delock

daq_ok

turbopompe



42

Faux scoop: un événement « coalescence de binaires » détecté dans VIRGO !!



43

Performances actuelles des interféromètres : TAMA


44

Performances actuelles des interféromètres: LIGO


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Les détecteurs d’ondes gravitationnelles

Les détecteurs de neutrinos

Les radio-télescopesLes télescopes optiques, sur terre et dans l ’espace

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