100 ans après la prédiction d’Einstein : le LAPP impliqué dans la détection d'ondes gravitationnelles

Publié le ven 12 Fév 2016

LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) ouvre une nouvelle fenêtre sur l’Univers avec l’observation d’ondes gravitationnelles provenant d’une collision de deux trous noirs.

Pour la première fois, des scientifiques ont observé des ondulations de l’espace-temps, appelées ondes gravitationnelles, produites par un événement cataclysmique dans l’Univers lointain atteignant la Terre après un long voyage. Cette découverte confirme une prédiction majeure de la théorie de la relativité générale énoncée par Albert Einstein en 1915 et ouvre une toute nouvelle fenêtre sur le cosmos. Les ondes gravitationnelles portent en elles des informations qui ne peuvent pas être obtenues autrement, concernant à la fois leurs origines extraordinaires (des phénomènes violents dans l’Univers) et la nature de la gravitation. La conclusion des physiciens est que les ondes gravitationnelles détectées ont été produites pendant la dernière fraction de seconde précédant la fusion de deux trous noirs en un trou noir unique, plus massif et en rotation sur lui-même. La possibilité d’une telle collision de deux trous noirs avait été prédite, mais ce phénomène n’avait jamais été observé. Ces ondes gravitationnelles ont été détectées le 14 septembre 2015, à 11h51, heure de Paris (9h51 GMT), par les deux détecteurs jumeaux de LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) situés aux Etats-Unis – à Livingston, en Louisiane, et Hanford, dans l’Etat de Washington.

LIGO

Les observatoires LIGO sont financés par la National Science Foundation (NSF) ; ils ont été conçus et construits par Caltech et le MIT, qui assurent leur fonctionnement. La découverte, qui fait l’objet d’une publication acceptée par la revue Physical Review Letters, a été réalisée par la collaboration scientifique LIGO (qui inclut la collaboration GEO et l’Australian Consortium for Interferometric Gravitational Astronomy) et la collaboration Virgo, à partir de données provenant des deux détecteurs LIGO. Une centaine de scientifiques travaillant dans six laboratoires associés au CNRS ont contribué à cette découverte, au sein de la collaboration Virgo.

LE LABORATOIRE D’ANNECY-LE-VIEUX DE PHYSIQUE DES PARTICULES (LAPP) IMPLIQUÉ DANS CETTE RÉVOLUTION

En s’engageant depuis plus de vingt ans dans la réalisation de Virgo puis d’Advanced Virgo, la France s’est placée en première ligne pour la recherche des ondes gravitationnelles. Le partenariat noué avec LIGO pour l’exploitation des instruments LIGO et Virgo, qui se traduit par la participation directe de laboratoires français aussi bien à l’analyse des données qu’à la rédaction et à la validation des publications scientifiques, est le prolongement de collaborations techniques très anciennes avec LIGO, ayant conduit par exemple à la réalisation du traitement des surfaces des miroirs de LIGO à Villeurbanne.

La publication scientifique des collaborations LIGO et Virgo annonçant leur découverte est cosignée par 75 scientifiques français provenant de six équipes du CNRS et des universités associées dont le Laboratoire d’Annecy-le-Vieux de physique des particules (LAPP – CNRS / Université Savoie Mont Blanc), à Annecy-le-Vieux.

Les six équipes associées :

  • le laboratoire Astroparticule et cosmologie (CNRS/Université Paris Diderot/CEA/Observatoire de Paris), à Paris ;
  • le laboratoire Astrophysique relativiste, théories, expériences, métrologie, instrumentation, signaux (CNRS/Observatoire de la Côte d’Azur/Université Nice Sophia Antipolis), à Nice ;
  • le Laboratoire de l’accélérateur linéaire (CNRS/Université Paris-Sud), à Orsay ;
  • le Laboratoire d’Annecy-le-Vieux de physique des particules (CNRS/Université Savoie Mont Blanc), à Annecy-le-Vieux ;
  • le Laboratoire Kastler Brossel (CNRS/UPMC/ENS/Collège de France), à Paris ;
  • le Laboratoire des matériaux avancés (CNRS), à Villeurbanne.

CLIN D’ŒIL DE L’HISTOIRE

einstein

C’est 100 ans tout juste après la publication de la théorie de la relativité générale d’Einstein, qu’une équipe internationale vient d’en confirmer l’une des prédictions majeures, en réalisant la première détection directe d’ondes gravitationnelles. Cette découverte se double de la première observation de la « valse » finale de deux trous noirs qui finissent par fusionner.

UNE IMAGE POUR LES NÉOPHYTES

Mais les ondes gravitationnelles, c’est quoi ? Pour essayer de faire simple, visualisez la surface d’un étang dans lequel on aurait jeté une pierre : cela provoque des ondes.
À l’échelle de l’univers, le phénomène se produit également. Lorsque des objets de grande masse s’entrechoquent, comme les trous noirs par exemple, ils laissent des ondes derrière eux.

Cette découverte ouvre une nouvelle fenêtre sur le cosmos.

En savoir plus sur les ondes gravitationnelles.

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