Qu'est-ce qu'une onde gravitationnelle?
Qu'est-ce qu'un interferometre?
Cela signifie que, selon cette theorie, lorsque vous approchez d'une masse, les distances que vous mesurez avec une regle et le temps que vous mesurez avec une horloge sont modifies. Si la masse bouge et accelere, ces modifications de l'espace-temps peuvent se propager, comme une vague a la surface de l'eau: c'est une onde gravitationnelle.
Lorsqu'une etoile massive explose (supernova), lorsqu'un trou noir est cree, lorsqu'une etoile a neutron tourne sur elle-meme en emettant un intense rayonnement electromagnetique (nous appelons ce genre d'etoile un pulsar) ou lorsque deux etoiles a neutrons orbitent l'une autour de l'autre, on soupconne que des ondes gravitationnelles sont emises. Et elles sont si intenses que l'on pense pouvoir les detecter sur terre, a des distances pouvant atteindre des milliers voire des millions d'annees-lumiere.
Une premiere preuve indirecte de l'existence des ondes gravitationnelles fut obtenue par Hulse et Taylor, qui firent des mesures de vitesse sur le systeme binaire d'etoiles a neutrons PSR1913+16. Ils observerent sur plus de 20 ans la decroissance de la periode orbitale (c'est a dire le fait que les deux etoiles a neutrons spiralent l'une autour de l'autre en se rapprochant de plus en plus jusqu'a la coalescence finale) et leurs mesures sont en parfait accord avec le calcul de Relativite Generale qui interprete ce mouvement en spirale comme une perte d'energie gravitationnelle par emission d'ondes gravitationnelles.
La meilleure facon de mesurer des distances aussi petites est d'utiliser une mesure optique, c'est a dire un interferometre. Un faisceau laser infra-rouge est divise en deux par un semi-miroir. Dans VIRGO, les deux faisceau laser resultants parcourent 3 km jusqu'a atteindre des miroirs tres reflechissants. Les deux faisceaux reflechis interferent. Le resultat de cette interference est une certaine quantite de lumiere a la sortie de l'interferometre. Cette quantite de lumiere depend de la difference de longueur entre les deux bras de l'interferometre. Lorsqu'une onde gravitationnelle passe, la longueur des bras change, ce qui modifie la quantite de lumiere a la sortie de l'interferometre.
Position et orientation du detecteur VIRGO (coord. WGS 84):
Position: pres de Cascina, a 12 km de Pisa, Italie
Latitude: 43° 37' 53.0921'' Nord
Longitude: 10° 30' 16.1878'' Est
Altitude: 51.884 m (longueur des bras: 3 km)
Angle du bras Nord par rapport au nord geographique: - 19° 25' 57,2"
Angle du bras Ouest par rapport au nord geographique: 70° 34' 2,8"
Mais de nombreuses sources de bruit a l'interieur et a l'exterieur de l'interferometre sont aussi detectables, empechant ainsi de mesurer le signal d'onde gravitationnelle. Le sol bouge en permanence (bruit sismique), donc tous les miroirs de l'interferometre doivent etre attache a un systeme de suspension attenuant ce bruit. La temperature des miroirs et des fils de suspension donne aux miroirs un mouvement aleatoire, on doit donc choisir le meilleur materiau pour reduire autant que possible ce bruit thermique inevitable. La detection de la lumiere est soumise a un bruit statistique qui peut etre reduit en augmentant la puissance lumineuse, on doit donc utiliser un laser puissant (20 Watts) et un miroir de recyclage pour la quantite de lumiere dans l'interferometre. L'air le long de la trajectoire du faisceau laser bouge continuellement, on a donc besoin de mettre tout l'interferometre dans des enceintes a vide.
L'interferometre VIRGO, en projet depuis 1989, finance depuis 1992 et
construit entre 1997 et 2003,
atteint aujourd'hui une sensibilite inferieure a 10
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