Prsentation PowerPoint

1
La détection des ondes gravitationnelles la
théorie, lapproche numérique, la technologie
Jean-Yves Vinet (UMR ARTEMIS, Nice)
2
Plan de lexposé

• Les grands projets
• Virgo, LISA
• Travaux théoriques
• Les sources dOG
• Les modèles dinterféromètres
• Lanalyse des données
• Couplages opto-thermiques
• Les modèles numériques, la simulation
• Des sources
• Des instruments
• Les technologies
• Laser
• Production des miroirs
• Optique cohérente non-gaussienne
• Suspensions

3
Virgo
Site de Cascina
4
Virgo
Les équipes françaises LAL (Orsay) LAPP
(Annecy) Optique-ESPCI (Paris) IPN-SMA
(Lyon) ARTEMIS-OCA (Nice)
Les équipes italiennes INFN (Pise) INFN
(Rome-Frascati) INFN (Florence-Urbin) INFN
(Naples) INFN (Pérouse)
5
Virgo principe
Interféromètre Central (CITF)
6
Virgo état présent
Mode-cleaner locké
Bras nord locké
Laser stable
Fin du commissioning Fin 2004
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LISA
Projet commun ESA-NASA
Equipes européennes
D Hannovre, Garching I Trente GB Rutherford
A, Birmingham, Glasgow,Cardiff F ONERA, OCA
Equipes américaines
JPL Goddard SFC Stanford U
Démonstrateur SMART2 2006 LISA 2011
8
LISA
3 stations sur orbites héliocentriques
9
LISA
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Sources dondes gravitationnelles 1
Quadrupole rapidement variable
Supernovae ?
OG
SN 1987
Asymétrie!
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Sources dondes gravitationnelles 2
Etoiles neutroniques En rotation rapide (pulsars)
OG
Asymétrie
15 km
1.5 masses solaires
OG
12
Sources dondes gravitationnelles 3
Binaires détoiles neutroniques
Binaires De trous noirs
0.5
Exemple
NGC6240
AM CVn
0.03
T17 mn
Perte dénergie Par rayonnement gravitationnel
Spirale et coalescence
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Théorie (Virgo, LIGO, LISA)
Sources encore mal connues, théorie du champ G
intense
Problème des 2 corps en Relativité
Générale Binaires compactes relativistes Binaires
compactes massives
À la Damour
Approches perturbatives potentiels
effectifs Approches par développements
post-newtoniens
À la Blanchet
s1
Couplages Spin-orbite Spin-spin
s2
Or, on a Besoin des Profils dondes
14
Théorie (Virgo, LIGO, LISA)
Sources encore mal connues, théorie du champ G
intense
Structure des étoiles neutroniques
Etoiles de quarks Magnetars Transitions de phase
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Théorie (Virgo, LIGO)
Théorie des instruments à développer
Analyse des bruits quantiques Analyse des
limites quantiques Analyse du bruit thermique
Bruit poissonnien Squeezing
LKB (ENS) ARTEMIS
Pression de radiation Topologies alternatives
LKB, IAP
Modèle de Zener Couplage opto-mécanique Correction
du bruit thermique
LKBARTEMIS
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Théorie (Virgo, LIGO, LISA)
Analyse des données
Faiblesse du rapport S/B (Virgo-LIGO)
Méthodes évoluées de traitement du
signal -Filtrage adapté -Méthodes
temps/fréquence -Transformations de Radon/Hough
Collaboration Virgo LIGO Science Community
Elimination des bruits parasites (LISA)
Exploitation de la redondance des données -
Algèbre des opérateurs de retard
JPL ARTEMIS
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Théorie (Virgo, LIGO)
Couplages opto-thermiques dans les
Miroirs diélectriques
Mouvement Brownien
Mouvement brownien
Mouvement Brownien
D
x(f)
Chauffage Laser
ImR(f)
Fluctuations thermodynamiques
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Simulation numérique (Virgo, LIGO, LISA)
Simulation numérique des sources dOG
LORENE
Equipe du Luth (Meudon)
Binaires de trous noirs
en cours
Introduction de La force de réaction Causée par
le rayonnement G spirale
puis
Profil de trains dondes
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Simulation numérique (Virgo)
Simulation numérique des instruments
SIESTA Comportement opto-mécanique domaine
temporel JAJY Analyse des fonctions de
transfert CYPRES Résonances des
miroirs FOURIER Optique, assistance à la
production des miroirs MODAL Optique,
assistance à la production des miroirs
LappFlorence
Nice
ESPCI
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Technologie
Laser
Virgo laser de 20W ultra-stable en fréquence
NdYAG (1.06 ?m)
Pompé par diodes fibrées
Technique dinjection maître-esclave
pompage
étalon
20W
1W
maître
Esclave
stabilité
puissance
Feed-back
21
Technologie
Banc dinjection
22
Technologie
Miroirs
23
Silice de synthèse (Heraeus)
Technologie
Miroirs
Superpoli (RO)
Rug lt4 nm RMS
Coating (IPN Lyon)
Transparence Homogénéité Facteur de
qualité Conductivité thermique
On recherche
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Technologie
Miroirs

• Très faibles pertes réflectives (ppm)
• Grand diamètre (350 mm)
• Faible absorption (ppm/cm)
• Qualité de surface ?/1000

RD

• Coating correctif
• Apex non sphérique
• Q mécanique vs coating

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Technologie
Miroirs
IPN Lyon SMA
Dual Ion Beam Sputtering
26
Technologie
Coating correctif
Chambre de dépôt
27
Technologie
Optique cohérente non-gaussienne diminution du
bruit termique
Coating correctif
28
Technologie
Damping inertiel
Suspensions
Pendule inversé
Isolation sismique gt10 Hz