[News] Virgo et Ligo: à la poursuite des ondes gravitationnelles

[Michel]

Les équipes du projet franco-italien VIRGO, auquel participe le CNRS, et du projet américain LIGO, viennent de signer un accord afin de rechercher en commun les ondes gravitationnelles. Ces ondes, prédites par la relativité générale, sont produites par des phénomènes astrophysiques violents dans notre galaxie et bien au-delà. Les détecteurs utilisés sont des interféromètres de plusieurs kilomètres de long installés en Louisiane et dans l'état de Washington pour LIGO et près de ...

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[Victor]

Question à un physicien comment ça se détecte une onde de gravitation avec quelles méthodes? Des variations de gravités, des torsions de matières ?

[cyrille]

a priori ce sont des phenomenes de grande taille dans lesquelle la Terre est toute petite. Je pense donc a priori et en prenant des pincettes et des gants que ces mesures se font par observation a differentes distances d'objets cosmiques

[dany]

Le passage d'une onde gravitationnelle devrait, d'après la relativité générale, se traduire par une variation des longueurs. Etant donné que cette variation de longueur n'est pas la même dans toutes les directions, un interféromètre devrait donc en détecter le passage, ce dernier se traduisant par un léger décalage des franges d'interférence.

La difficulté est que, vu l'infime impact des ondes gravitationnelles sur les longueurs terrestres, il faut des interféromètres avec des bras de plusieurs kilomètres de long. De plus il faut éliminer toutes sources de "bruit". En particulier, les faisceaux lasers circulent dans des tubes ou on a fait le vide, et il faut dé-corréler le "bruit" causé par les ondes sismiques. La détection simultanée d'un évènement en Italie et aux US est évidemment un des meilleurs moyens d'éliminer ce bruit.

Le type d'interféromètre est Michelson, celui-là même qui avait permis d'exclure en son temps la présence d'un quelconque "Ether" porteur des ondes électromagnétiques de l'univers.

[iconoclaste]

Cette question de l'existence des ondes gravitationn elle est pour le moins très surprenante;dans la mesure ou le champs de gravitation est indéniable,comment une onde de gravitattion pourrait NE PAS exister?L'onde EST un transfert d'energie.Le véritable problème est d'appliquer le principe quantique à la gravitation.

[dany]

A priori, ce serait une confirmation supplémentaire (L'ultime ?) de la Relativité Générale.

Mais je crois que l'enjeu central est la possible observation, au travers de ces ondes, des premiers instants de l'univers, et en particulier de la phase inflationnaire.

Si on arrive à détecter ces ondes gravitationnelles, alors on sera capable de contruire des "télescopes gravitationnels" qui permettront d'observer l'univers à des époques invisibles via les ondes électromagnétiques en raison du couplage matière-rayonnement, c'est à dire des détails sur les 300.000 premières années de l'univers, avant l'émission du rayonnement fossile.

[Victor]

Pour moi l'observation d'une onde confimerait plutôt la quantique des champs que la relativité, enfin faut d'abord les observer

[dany]

Ben les ondes gravitationnelles sont bel et bien une prédiction, et une conséquence de la relativité générale "classique".

Bien entendu, les ondes gravitationnelles sont constituées de gravitons. Mais en quoi la mise en évidence de l'existence du graviton va-t-elle changer quoi que ce soit aux problèmes ardus de l'unification des forces, puisque son existence est déjà tenue pour certaine ?

Je lu un article dans lequel est évoquée la possibilité d'utiliser les ondes gravitationnelles pour observer certains objets ultra massifs proches de nous, typiquement les trous noirs galactiques, si du moins ces expériences en cours sont concluantes…

ps: En particulier des systèmes binaires.

[Maulus]

enfin la preuve que l'espace est un gros tas de gelée !
*bloup* *bloup* je suis tout elastique et je me déforme dans tous les sens, je suis tout MOUUU !

a part ça, j'attend la confirmation de l'existence de ces ondes avec impatience, sa va changer pas mal ma vision de l'univers

[Victor]

enfin la preuve que l'espace est un gros tas de gelée !
*bloup* *bloup* je suis tout elastique et je me déforme dans tous les sens, je suis tout MOUUU ! a part ça, j'attend la confirmation de l'existence de ces ondes avec impatience, sa va changer pas mal ma vision de l'univers

Dis donc je suis pervers tu penserais pas à l'éther toi ?

[Maulus]

l'éther ? non, je me détache de toute idée concernant ce four-tout-à-théorie.
je pense juste à l'espace... et quand je parle de gelée gloup gloup, je parle de l'espace-temps.

[Victor]

Oui mais que l'espace temps puisse vibrer comme une gelée de fraise...
çà à quelques choses de déjà vu...

[Maulus]

c'est bien se qu'il se passe pourtant si les ondes gravitationnelles existes !
l'espace-temps en continuelle osciliation. mon corps déformé par les ondes gravitationnelles...

même si c'est du déjà vu... sa devriendra du : enfin prouvé

[dany]

L'Ether suppose que "quelque-chose" rempli tout l'espace et sert, entre-autre, de guide pour les ondes.

En revanche la structure de l'espace-temps n'est rien qu'un continuum, une métrique. Il n'est rempli de rien. Toute onde le traversant doit être portée par un boson; les ondes électromagnétiques par les photons, et les ondes gravitationnelles par le gravitons.

Ce continuum se déforme sous l'effet de la masse et de l'énergie. C'est donc bien en réalité le "contenant" qui se déforme, et non un éventuel contenu (Qui lui-même, lorsqu'il existe, se déforme en relation avec le contenant).

C'est du moins ce que j'ai compris.

[Maulus]

oui, c'est exactement ce que je veux dire.

[Victor]

Réflexion encore plus idiote si tu mets des bosons (gravitons, photons) pour expliquer la relativité tu n'es plus dans la relativité mais dans la quantique non ?

[Victor]

Ce truc là... C'est sensé être à 4 dimensions je supposes qu'il y'a quelques choses qui mesure en 4 dimensions, c'est à dire avec le temps dans la mesure ?

[cyrille]

ben oui a priori, ouvent comme on voit en 3D , on met la 4eme avec des couleurs

[dany]

Réflexion encore plus idiote si tu mets des bosons (gravitons, photons) pour expliquer la relativité tu n'es plus dans la relativité mais dans la quantique non ?

Mais dans ce cas on ne s'intéresse qu'à l'aspect ondulatoire. C'est pareil pour les équation de Maxwell: Elles n'ont rien de quantique, et pourtant, il s'agit bien du comportement ondulatoire des photons...

Dans le fond, à quel moment doit-on tenir compte des effets quantiques ? Qu'est-ce qui définit le domaine de la physique quantique ?

A priori c'est plutôt lorsqu'on s'intéresse à l'aspect corpusculaire de la matière, à des phénomènes faisant intervenir des actions proches du quantum de planck, des espaces ou du temps très petits, des énergies énormes, etc...

La question du passage de micro au macro (Réduction) restant d'ailleurs toujours posée, je ne vais pas faire l'injure de reparler du chat de S...

[dany]

ben oui a priori, ouvent comme on voit en 3D , on met la 4eme avec des couleurs

Je ne sais pas si dans le cas présent il s'agit d'une simple vue d'artiste, ou d'une représentation graphique d'une équation, mais souvent on fait sauter une des dimensions d'espace. En effet le fait d'avoir deux ou trois dimensions d'espace qui de toute manière se comportent de la même manière, l'espace étant isotrope, n'apporte guère d'information. D'un autre coté le raisonnement par analogie s'accomode relativement bien de la suppression d'une dimension d'espace (Un bouquin connu décrit d'ailleurs la relativité dans un monde à 2 dimensions d'espace plongé dans notre espace à trois dimensions, je ne sais plus comment il s'appelle).

Du coup normalement l'une des dimensions représentées est le temps et les deux autres sont des dimensions d'espace.

Mais comme il s'agit d'une projection sur un espace à deux dimensions (L'image) de cet espace à trois dimensions, vous n'en voyez du coup qu'une "tranche".

On peut aussi faire des schémas non projetés, avec une dimension de temps et une seule d'espace. Mais c'est beaucoup moins joli et la réduction d'un espace à trois dimensions à une seule (une axe) pose par contre des problèmes de compréhension dans les raisonnements par analogie.

Bref pas de solution miracle. Il faut développer son imagination pour "voir", sans jamais pouvoir vraiment expliquer aux autres ce qu'on "voit", malheureusement.

[benji442]

Voila je suis en prépa et pour mon TIPE je me suis interessé à l'interféromètre Virgo, j'ai donc 3 petites questions :

-l'onde gravitationnelle provient de n'importe quel direction de l'univers, on ne peut pas orienter l'interféromètre comme une parabole, or on sait que le passage d'une OG perpendiculairement à un plan déforme un cercle inscrit dans ce plan, comment Virgo peut-il détecter le passage d'une telle onde ?

-Une OG est engendrée par le mouvement acceleré de systèmes denses (et autres choses par ailleurs), mais pourquoi cette onde se propage à la vitesse de la lumière ?? alors que les solides en mouvement n'atteignent pas une telle vitesse...

-Question un peu hors propos : J'ai un peu de mal à faire le lien avec le thème de cette année , le temps, quelqu'un peut m'aider ?
peut-être simplement que l'OG est une déformation de l'espace temps...

Voila merci d'avance !
(c'est un peu long tout ça ^^)

[fffred]

- j'imagine que la direction des ondes va jouer sur le contraste des franges observées et sur leur écartement. J'imagine qu'une onde se propageant perpendiculairement à l'interféromètre doit générer un contraste nul, donc impossible à détecter. Mais il faut aussi prendre en compte que la terre tourne ...
- à propos de la vitesse des ondes, j'avais en tête le fait que ces "gravitons", encore jamais observés, doivent être de masse très faible, sinon on aurait un problème de type "matière noire" très important. Et donc propagation à la vitesse "c". Mais ce raisonnement me paraît un peu rapide, vu que les gravitons ne sont pas comme des particules à part entière, mais des modes de vibration.

[Victor]

Question que je me pose que deviennent les ondes de De Broglie quand P est grand c'est à dire macrospopique f= h/P

[bongo1981]

Voila je suis en prépa et pour mon TIPE je me suis interessé à l'interféromètre Virgo, j'ai donc 3 petites questions :

C'est pas un peu tard pour faire les TIPE ? tu es en première année j'espère.

-l'onde gravitationnelle provient de n'importe quel direction de l'univers, on ne peut pas orienter l'interféromètre comme une parabole, or on sait que le passage d'une OG perpendiculairement à un plan déforme un cercle inscrit dans ce plan, comment Virgo peut-il détecter le passage d'une telle onde ?

Une onde gravitationnelle est une onde transverse (donc elle affecte comme tu le dis les directions perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde).
L'interféromètre étant constitué de deux bras perpendiculaires, si l'onde est parallèle à l'un des bras, celui-ci n'en sera pas affecté, par contre l'autre le sera. Donc la variation de la frange d'interférence montrera qu'il y a une onde gravitationnelle.
Pour tout autre configuration, l'onde affectera les deux bras (et donc il y aura détection). D'ailleurs la façon dont les bras sont modifiés permet de trouver la direction d'où ces ondes ont été émises.
Une petite question : Est-ce que l'interféromètre peut détecter une onde faisant 45° avec les deux bras ? (intuitivement non, mais un calcul à l'appui serait le bienvenu).

-Une OG est engendrée par le mouvement acceleré de systèmes denses (et autres choses par ailleurs), mais pourquoi cette onde se propage à la vitesse de la lumière ?? alors que les solides en mouvement n'atteignent pas une telle vitesse...

Parce que les solides affectent l'espace-temps, lorsque un solide massif bouge, il va créer des ondes (comme dans l'eau) et ces ondes se propagent à c, (il faut voir l'analogie avec les ondes électromagnétiques émises par une particules chargées, il y a variation de champ électrique d'où émission, ici c'est une variation de champ gravitationnel).
Par ailleurs la théorie de la relativité générale est née d'un constat inesthétique : le champ de gravitation de la théorie de Newton se propage instantanément. Dans la RG la gravitation va à la vitesse de la lumière.

-Question un peu hors propos : J'ai un peu de mal à faire le lien avec le thème de cette année , le temps, quelqu'un peut m'aider ?
peut-être simplement que l'OG est une déformation de l'espace temps...

Voila merci d'avance !
(c'est un peu long tout ça ^^)

C'est ça de toute façon le jury des TIPE laisse entrer pas mal de choses dans leur thème

[bongo1981]

Question que je me pose que deviennent les ondes de De Broglie quand P est grand c'est à dire macrospopique f= h/P

c'est : lambda = h / p
lorsque p est énorme la longueur d'onde devient ridicule, et les quantons que tu considéres peuvent être considérés comme corpusculaires (les phénomènes ondulatoires peuvent être zappés).