Détection d'ondes gravitationelles ?

[invite82fffb5c]

Bonjour tout le monde,

Voilà, je souhaiterais comprendre un petit détail dans le fonctionnement des détecteurs d'ondes gravitationelles. Le but (si j'ai bien compris) c'est d'avoir deux "bras" laser (comme un michelson) et d'en faire les interférences.

Maintenant si une onde gravitationelle passe dans le système, la distance d'un bras va raccourcir relativement à l'autre. La première idée est de se dire que cette diminution de chemin optique modifit la phase d'un bras par rapport à l'autre, ce qui se traduirait par un déplacement des franges...

Mon problème est que si l'espace-temps se contracte selon une dimension alors la longueur d'onde du faisceau laser sera contractée dans les mêmes proportions (car liée à l'espace-temps cf. dilution de l'énergie des photons avec la dilation de l'univers). Le problème est alors qu'il ne se passe plus rien sur la phase.

Si distance et longueur d'onde sont multipliée par deux, et si la phase valait 2Pi alors elle vaudra toujours 2Pi...

Quelqu'un peut il m'expliquer (aussi simplement que possible) qu'elle est l'effet effectivement en jeu dans ce type de détecteur.
A moins que j'ai trouvé pourquoi on ne les a pas encore détectées

Merci à vous,
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[inviteca4b3353]

Mon problème est que si l'espace-temps se contracte selon une dimension alors la longueur d'onde du faisceau laser sera contractée dans les mêmes proportions (car liée à l'espace-temps cf. dilution de l'énergie des photons avec la dilation de l'univers). Le problème est alors qu'il ne se passe plus rien sur la phase.

C'est une tres bonne question. Je n'ai pas de réponse claire et éblouissante, mais on peut dire deja ceci. Tu as raison de parler d'une modification de longueur d'onde, mais je pense que tu as tort de dire que cela compense exactement le raccourcissement du bras de l'interféromètre, je crois meme me souvenir que le décalage de la longueur d'onde du laser est négligeable. J'en avais parlé avec quelqu'un qui travaille sur les ondes gravitationnels et la raison semble être lié au fait qu'on est en espace temps courbe et que tu raisonnes sur des bases d'espace-temps plat. En espace-temps courbe le champ électromagnétique couple avec le champ gravitationnel et les états propres du champs ne sont plus des ondes planes. J'avoue que ce n'est pas encore tres clair, et si quelqu'un pouvait completer, ca serait pas mal

A moins que j'ai trouvé pourquoi on ne les a pas encore détectées

sinon la raison pour laquelle on ne les a pas encore observé est simple, l'amplitude des ondes possiblement émises par les sources les plus intenses sont extremement faibles, et jusqu'à maintenant aucun détecteur suffisament sensible n'avait été mis en marche. C'est maintenant chose faite depuis un mois (environ je crois) puisque Virgo en italie a démarré l'acquisition de données physiques. so let's wait and see

[invitefa5fd80c]

Je ne suis pas spécialiste de ce domaine, mais je dirais que l'important est le mouvement des fronts d'onde (ou d'un point quelconque de l'onde à phase déterminée). Le front d'onde se déplace toujours à vitesse c (telle que mesurée localement avec des horloges et règles standard). Si un bras change de longueur, le temps de parcours aller-retour d'un front d'onde dans ce bras variera en conséquence et la phase relative de deux fronts d'onde, l'un passant dans le premier bras et l'autre dans le second , variera ce qui entraînera un déplacement de la figure d'interférence.

[invite82fffb5c]

Tu as raison de parler d'une modification de longueur d'onde, mais je pense que tu as tort de dire que cela compense exactement le raccourcissement du bras de l'interféromètre

Oui, c'est sûr sinon ils en aurait pas fabriqués...

En espace-temps courbe le champ électromagnétique couple avec le champ gravitationnel et les états propres du champs ne sont plus des ondes planes.

Savait pas, en même temps c'est pas étonnant... Mais je ne vois pas trop comment ça explique quelque chose...

Si un bras change de longueur, le temps de parcours aller-retour d'un front d'onde dans ce bras variera en conséquence et la phase relative de deux fronts d'onde, l'un passant dans le premier bras et l'autre dans le second , variera ce qui entraînera un déplacement de la figure d'interférence.

D'accord avec la première partie, c'est à dire que le temps est différent. Mais pour la phase, pas encore convaincu. Cela me fait penser :
Le laser ne serait il pas impulsionelle ?
Ainsi, si le faisceau met un temps différent pour parcourir la longueur d'un bras (comprimé ou non) alors une mesure du décalage temporel entre les faisceaux suffirait à attester d'une onde gravitationelle, notament lors d'une désynchronisation des chemins optiques. Mais je ne crois pas que ce soit l'effet utilisée...

Même si je pense que le temps de parcours est différent je continue de penser que la phase est identique, et à penser que la mesure se fait sur la figure d'interférence...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec859637e]

Regarde cette conférence
http://www.ens-lyon.fr/asso/groupe-s...php?id=blamine

Je me souviens que la question avait été posée, mais je ne me souviens plus de la réponse
Il me semble que soit on considère que la longueur d'onde est modifiée et pas la longueur des bras, soit le contraire ; je ne me souviens plus du reste^^

[inviteca4b3353]

Savait pas, en même temps c'est pas étonnant... Mais je ne vois pas trop comment ça explique quelque chose...

une longueur d'onde caractérise une onde plane en espace-temps plat. Quand tu décomposes une onde en onde plane exp(ik.x), tu supposes implicitement que l'espace est plat car les modes de l'onde (les exp) sont orthogonaux uniquement dans un espace plat.

[invite82fffb5c]

J'ai constaté sur le schéma de principe du détecteur, qu'un Fabry-Pérot était présent sur chacun des bras (je connais pas la longueur de la cavité).

Ce pourrait il que la distorsion de l'espace soit amplifier par l'effet Fabry-Pérot ? Et pour la distorsion de l'onde non ?
De plus, certain photons vont rebondir plusieur fois dans la cavité ainsi on allongerait virtuellement la longueur de l'appareil et donc de l'effet sur le parcours (amplification du phénomènes ?)

(Je comprend pas trop ce que je dis là, c'est le post de Karibou qui me l'a inspiré) La longueur d'un bras est elle mesurée au sens euclidien ? Peut être alors les fonctions d'ondes (non plane) se déphasent le long de leur chemin, car ce chemin est pris au sens euclidien et que la réalité du photon est différentes...

Il serait tout de même étrange de prendre un espace euclidien pour la mesure, mais il y a peut être des histoires de mesure, de repère mathématique (non euclidien) , et physique (forcément euclidien???). D'étalon qui rétrécit dans les mêmes proportions ce qui ne change rien aux mesures habituelles, cependant la réalité du photon serait différentes (onde non plane) et en collant la mesure à son parcours, on observerait des différences ?

[invitea29d1598]

De plus, certain photons vont rebondir plusieur fois dans la cavité ainsi on allongerait virtuellement la longueur de l'appareil et donc de l'effet sur le parcours (amplification du phénomènes ?)

c'est ça le but en effet

La longueur d'un bras est elle mesurée au sens euclidien ?

la longueur qui compte est la longueur propre. Celle-ci est du genre où g et h sont les deux variables indépendantes pour une onde se déplaçant le long de l'axe des z avec la jauge usuelle. Si tu prends ça en compte tu vois que le temps de trajet aller-retour d'un photon est influencé par l'onde (via h et g), la distance entre les points 0 et L variant même si leurs positions sont inchangées.

[invite82fffb5c]

Alors la métrique est modifiée selon :


Considérons uniquement le bras x :



Les longueurs serait mesurées avec l'intégration de dx alors que la phase est constante dans ds ? Et que dx est variable par rapport à ds ? Est ce cela ?