Bruits d’origine acoustique dans le détecteur d’ondes gravitationnelles Virgo
Les ondes gravitationnelles sont des oscillations de la courbure de l’espace-temps se propageant à grande distance. Elles résultent de phénomènes astrophysiques très violents comme la fusion de systèmes binaires d’étoiles à neutrons ou de trous noirs en rotation. Avec les premières détections effectuées par les détecteurs LIGO en 2015 (GW150914) et LIGO/Virgo en 2017 (GW170814), l’astronomie gravitationnelle est aujourd’hui une réalité.
Le détecteur d’ondes gravitationnelles Virgo est un grand instrument de recherche situé à Pise en Italie, fédérant un réseau de laboratoires européens (1000 chercheurs) dans tous les domaines de la physique. Le LAUM, laboratoire d’Acoustique de l’Université du Mans contribue à ce projet, sur des axes de recherche relevant des questions acoustiques.
Virgo est un interféromètre de Michelson (2 bras de 3km, puissance laser de 150kW dans les bras kilométriques) permettant de mesurer des déformations mécaniques ΔL/L= 10-22 correspondant à des différences de marche de 10-18m (c’est-à-dire 100 millions de fois inférieure à la taille de l’atome ou encore 1000 fois inférieure à celle du proton). Cette sensibilité exceptionnelle implique une catégorisation, une hiérarchisation et une maitrise des bruits fondamentaux (d’origines quantique, thermique, newtonienne), environnementaux (séismique, météorologique, …) et techniques (équipements). Dans ce contexte, l’acoustique et les vibrations jouent un rôle important.
En collaboration avec le laboratoire APC (Astro Particules et Cosmologie, Université de Paris Cité) et en particulier Mattéo Barsuglia et sous l’impulsion de plusieurs chercheurs du Laum, Soizic Terrien et Francois Gautier, plusieurs actions récentes ont été menées par des étudiants de l’Ensim : le séjour de recherche de Audrey Couineaux (ingénieur Ensim 2021, doctorante LAUM 2021-2024), effectué à l’IFNT (Institut national de physique nucléaire), à Rome a concerné des modèles vibratoires de miroirs; Les stages de Lionel Maurin (ingénieur Ensim 2024) et de Mael Brun (Master 2 acoustique 2024) concernent des modèles acoustiques des salles d’expérimentation en vue de l’estimation du bruit newtonien. Gwendal Deniel (ingénieur Ensim 2024) travaille comme ingénieur d’études au laboratoire APC sur les cryostats. Sébastien Biscans (ingénieur Ensim 2015) a soutenu en 2018 sa thèse de doctorat relative aux instabilités opto-mécaniques des miroirs de LIGO. La collaboration actuelle avec APC (Mattéo Barsuglia, RDX (Donatella Fiorucci), les équipes d’EGO, European Gravitation Observatory (Irene Fiori, Maria Tringali, Fererico Paoletti) se développera en 2024 dans le cadre d’une nouvelle thèse à l’université du Mans.
