ONDES GRAVITATIONNELLES

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Implantation de l’interféromètre du projet LIGO à Livingston

Implantation de l’interféromètre du projet LIGO à Livingston
Crédits : LIGO

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Formation d’ondes gravitationnelles lors de la coalescence de deux trous noirs

Formation d’ondes gravitationnelles lors de la coalescence de deux trous noirs
Crédits : R. Hurt/ Caltech-JPL

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Fusion de trous noirs et ondes gravitationnelles

Fusion de trous noirs et ondes gravitationnelles
Crédits : Science Photo Library/ AKG-images

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Signal d’une onde gravitationnelle

Signal d’une onde gravitationnelle
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Détection directe d’ondes gravitationnelles

Une onde sonore modifie la pression de l’air, ce qui peut faire vibrer le tympan d’un spectateur ; une onde électromagnétique fait apparaître ou modifie le champ électromagnétique présent à un endroit, ce qui peut mettre en mouvement des charges électriques dans une antenne ; une onde gravitationnelle fait varier la métrique de l’espace-temps et donc modifie les distances. Cette onde balaie l’espace à la vitesse de la lumière, et la faiblesse de l’interaction gravitationnelle nous donne l’assurance que la variation en question sera minuscule. Concrètement, par rapport aux mesures physiques habituelles, on ne peut pas réaliser une expérience où on contrôlerait une source d’ondes avant de mesurer leur effet sur un détecteur. Comme dans le cas des rayons cosmiques qui bombardent la Terre sans que l’on comprenne toujours d’où ils viennent et comment ils ont acquis leur énergie, le physicien en quête des ondes gravitationnelles doit espérer que la nature lui fournira une source dont on comprend qu’elle sera nécessairement fugace et fort éloignée.

Des barres résonantes comme détecteurs

La détection d’ondes gravitationnelles à l’aide de barres résonantes a été proposée en janvier 1960 par le physicien américain Joseph Weber (1919-2000), de l’université du Maryland. Il argumenta que des ondes gravitationnelles pouvaient – si elles avaient une fréquence appropriée – exciter les modes de vibration d’un solide. Il fabriqua un premier détecteur fait d’un cylindre d’aluminium de 1,5 mètre de longueur et de 65 centimètres de diamètre, de fréquence fondamentale de vibration égale à 1660 hertz (Hz), couplé à des capteurs piézoélectriques grâce auxquels les vibrations de la barre étaient enregistrées. En 1969, il publie dans la revue Physical Review Letters un article titré « Preuve de la découverte d’un rayonnement gravitationnel », dans lequel il présente le résultat d’une recherche de coïncidence entre cinq cylindres installés dans son laboratoire et un cylindre placé 1 000 kilomètres plus loin, au Laboratoire national d’Argonne, près de [...]

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « ONDES GRAVITATIONNELLES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 janvier 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-gravitationnelles/