Onde gravitationnelle
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Degrés de libertés

Les ondes gravitationnelles ont deux polarisations indépendantes ce qui est équivalent à dire qu'elles possèdent deux degrés de liberté. Pour trouver l'origine de ce nombre il faut considérer le tenseur métrique dans son ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble),...) qui est décrit par une matrice symétrique (ce qui exige que A soit une matrice carrée.) contenant 10 entrées indépendantes et soustraire tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord les degrés de liberté non-physiques associés à l'invariance de la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou...) sous la symétrie de reparamétrisation de l'espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite au début des années 1900 et reprise notamment par Minkowski en 1908 dans un exposé mathématique sur la géométrie de l'espace et du temps telle qu'elle avait...). Ceux-ci sont au nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de 4. Il faut également soustraire les degrés de liberté qui sont couplés aux perturbations du tenseur énergie-impulsion. Il y a un tel degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) scalaire (Un vrai scalaire est un nombre qui est indépendant du choix de la base choisie pour exprimer les vecteurs, par opposition à un pseudoscalaire, qui est un nombre qui peut...) et trois degrés vectoriels. Au final il ne reste donc bien plus seulement que deux degrés de propagation physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...).

Techniques de détection

Elles consistent à détecter un minime déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et...) relatif de deux ou plusieurs objets au passage d'une onde gravitationnelle (Dans le cadre de la relativité générale les ondes gravitationnelles sont définies comme les perturbations de la métrique qui du point de vue des équations...). Ce déplacement est mis en évidence par la mesure précise des distances mutuelles des objets par interféromètres à laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light...). L'opération demande une précision extrême puisque la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) relative à mesurer est de l'ordre de 10-21, ce qui revient à vouloir détecter une variation de la distance Terre-Soleil de l'ordre de la taille d'un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...).

Un certain nombre d'équipes travaillent à rendre les détecteurs de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) plus sensibles et plus sélectifs aux ondes et s'emploient à analyser leurs résultats.

Une technique courante pour réduire les effets du bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création...) utilise la détection de coïncidences pour pouvoir éliminer les événements qui ne s'enregistreraient pas sur les deux détecteurs.

Il existe deux types de détecteurs terrestres :

  • les interféromètres à laser où la distance parcourue par la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) du laser est très longue, tels que VIRGO (3 km, à Pise, France/Italie), GEO (Geo était une marque de voiture qui appartenait à General Motors. La marque est apparue en 1989 aux États-Unis et elle fut absorbée par Chevrolet en 1998. À...) (600 m, à Hanovre, Allemagne/Grande-Bretagne), LIGO (LIGO (pour Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) est un projet d'interféromètre américain, destiné à détecter les ondes...) (4 km, Hanford et Livingston, États-Unis d'Amérique), TAMA (L'interféromètre TAMA est un projet japonais d'interféromètre de type Michelson.) (300 m, Japon), et ACIGA (Australie). La précision atteinte est de l'ordre de l'attomètre (c'est-à-dire 10-18 m) soit le millième du rayon du noyau atomique (Le noyau atomique désigne la région située au centre d'un atome constituée de protons et de neutrons (les nucléons). La taille du noyau (10-15 m) est considérablement plus petite que celle de l'atome (10-10 m)...) de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.).
  • les détecteurs à résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se...) qui utilisent des barres de forte masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation...) à très basse température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...), comme EXPLORER et NAUTILUS.

Un moyen de s'affranchir du bruit sismique (terrestre) est de réaliser l'expérience de détection dans l'espace. C'est le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) de l'interféromètre Lisa, constitué de trois satellites (Satellite peut faire référence à :) devant orbiter (Orbiter est un simulateur de vol spatial réaliste, diffusé sous forme de graticiel (mais non open source), pour le système d’exploitation Windows, créé par le Dr Martin Schweiger, professeur à la...) à près de 5 millions de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.) les uns des autres. Le lancement est prévu à partir de 2018.

En novembre 2002, une équipe de chercheurs italiens de l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare et de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Rome ont produit une analyse de leurs résultats expérimentaux qui semble donner une autre preuve de l'existence des ondes gravitationnelles.

Leur article, intitulé « Étude des coïncidences entre les détecteurs d'ondes gravitationnelles EXPLORER et NAUTILUS en 2001 », est basé sur une analyse statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode statistique à un ensemble de données....) des résultats de leurs détecteurs qui prouve que le nombre de détections coïncidantes est le plus grand quand les deux détecteurs se dirigent dans le centre de la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une...).

La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) de certaines sources d'ondes gravitationnelles comme les pulsars demande une grande puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de calculs. C'est la raison d'être du projet Einstein@Home, fondé sur le principe de calcul réparti : des particuliers peuvent mettre à disposition les moments d'inactivité du processeur (Le processeur, ou CPU (de l'anglais Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement »), est le composant de l'ordinateur qui exécute les programmes informatiques....) de leur ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits...) afin de seconder les scientifiques dans leur recherche.

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