Cette innovation va améliorer significativement la sensibilité des détecteurs d'ondes gravitationnelles

Publié par Adrien le 14/04/2024 à 06:00
Source: Physical Review Letters
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En 2017, la détection d'ondes gravitationnelles issues de la fusion d'une étoile à neutrons binaire a marqué une avancée majeure en physique. Ces ondes ont révélé des informations cruciales sur l'Univers, des origines des sursauts gamma courts à la formation des éléments lourds.

Toutefois, capter les ondes gravitationnelles provenant des résidus post-fusion reste un défi, ces ondes échappant à la portée des détecteurs actuels. Elles pourraient pourtant éclairer la structure interne des étoiles à neutrons.


Un ressort optique amélioré par l'effet Kerr montre une non-linéarité ajustable, offrant des applications potentielles pour améliorer la sensibilité des détecteurs d'ondes gravitationnelles et dans divers systèmes optomécaniques.
Crédit: Tokyo Tech

La solution pourrait résider dans l'amplification du signal par un ressort optique, utilisant la pression de radiation de la lumière pour simuler un comportement de ressort. Une équipe de chercheurs japonais de l'Université de Technologie de Tokyo, sous la direction du professeur associé Kentaro Somiya et du docteur Sotatsu Otabe, propose une innovation: le ressort optique amélioré par l'effet Kerr.

Pour rendre ce système plus sensible sans avoir besoin de plus d'énergie, les chercheurs utilisent une technique spéciale dans un dispositif optique. Ils introduisent un matériau, appelé milieu Kerr. Ce matériau a la particularité de changer l'indice de réfraction de la lumière.

Grâce à cette propriété, le dispositif peut agir comme un ressort de lumière plus rigide, augmentant sa capacité à réagir aux variations très fines, comme celles provoquées par les ondes gravitationnelles, sans consommer plus d'énergie. Les tests ont prouvé que cette méthode rend le ressort de lumière 1,6 fois plus rigide, permettant au dispositif de détecter des variations à des fréquences plus élevées, passant de 53 à 67 Hz.

Cette avancée ouvre des perspectives pour les détecteurs d'ondes gravitationnelles de nouvelle génération, capables de détecter les ondes jusqu'ici insaisissables et de nous fournir des clés supplémentaires sur la composition de l'Univers. Le design proposé est simple à mettre en œuvre et introduit un paramètre ajustable dans les systèmes optomécaniques.
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