- L’observation des ondes gravitationnelles s’est imposée comme un domaine expérimental majeur de la physique moderne à partir de la première détection directe en 2015
- Le signal observé en septembre 2015 était une oscillation qui a duré un cinquième de seconde, marquant un tournant historique pour la physique
- Ce signal a conduit à la première détection directe des ondes gravitationnelles et revêt une grande importance en ce qu’il a permis d’observer directement une perturbation de l’espace-temps
- Les ondes gravitationnelles sont des perturbations de la géométrie de l’espace-temps qui se déplacent dans l’Univers à la vitesse de la lumière
- L’extrait fourni dans l’entrée ne contient ni le nom ni le fonctionnement des cinq nouvelles méthodes de détection annoncées par le titre
Première détection directe en 2015
- En septembre 2015, une oscillation ayant duré un cinquième de seconde est présentée comme l’événement qui a changé l’histoire de la physique
- Cette oscillation correspondait à la première détection directe des ondes gravitationnelles
- Les ondes gravitationnelles sont des perturbations de la structure géométrique de l’espace-temps
- Ces perturbations se propagent dans l’Univers à la vitesse de la lumière
Portée du texte vérifiable
- Le titre annonce cinq nouvelles façons de capter les ondes gravitationnelles ainsi que les secrets qu’elles pourraient révéler
- L’extrait fourni ne comprend pas le nom de chaque méthode, leur mode de fonctionnement, leurs cibles d’observation ni leurs résultats scientifiques
- Le reste du texte vérifiable se compose pour l’essentiel d’éléments hors corps d’article, comme les options d’accès, les informations d’abonnement et les références bibliographiques
1 commentaires
Commentaires Hacker News
Les détecteurs d’ondes gravitationnelles de première génération, dont la conception était totalement différente des interféromètres actuels, semblent avoir presque été oubliés par l’histoire
Les dispositifs de l’époque ne fonctionnaient pas, et l’affirmation de Weber selon laquelle il aurait détecté des ondes gravitationnelles en provenance de SN1987A en 1987 a aussi largement perdu en crédibilité
https://en.wikipedia.org/wiki/Weber_bar
Dans les articles sur les barres de Weber, je ne vois pas vraiment d’objections à la théorie de base de l’expérience elle-même ; je me demande donc si, selon la compréhension actuelle, on peut s’attendre à un effet détectable
Je me dis qu’il serait peut-être moins coûteux de fabriquer des centaines, voire des milliers de barres de Weber et de traiter les signaux, plutôt que de construire un LIGO supplémentaire ; on peut même imaginer placer une barre de Weber dans l’espace
Les barres de Weber n’ont pas simplement « pas fonctionné » : selon la plupart des physiciens, elles ne pouvaient pas fonctionner, ce avec quoi Weber lui-même n’était évidemment pas d’accord
En passant d’une bande de fréquences très étroite, jusqu’à 1000 Hz au maximum, à une plage beaucoup plus large, on pourrait en théorie transporter de l’information par des méthodes comme la modulation de fréquence
Je me demande si une civilisation suffisamment avancée pourrait envisager la communication gravitationnelle, et s’il faudrait chercher un Hello, world à une certaine « fréquence naturelle », comme on le ferait avec les ondes électromagnétiques
L’énergie nécessaire par bit transmis semble devoir être énorme, et même si c’est théoriquement possible, pour un usage de communication cela paraît surtout avoir beaucoup d’inconvénients et très peu d’avantages
Cela dit, ça me rappelle un épisode de PBS Space Time qui demandait si l’on pouvait chercher des civilisations extraterrestres via les ondes gravitationnelles produites lorsqu’un immense vaisseau spatial accélère presque à la vitesse de la lumière
https://www.pbs.org/video/could-ligo-find-massive-alien-spac...
Peuvent-elles contourner les obstacles ? Au lieu d’une ligne de visée, de fortes distorsions gravitationnelles comme des trous noirs ou des étoiles deviendraient simplement des sources d’interférences, mais l’interférence elle-même semble possible
Clause d’humilité : je ne sais pas vraiment de quoi je parle
Notre espèce, et de nombreuses espèces sur Terre, ne voient qu’une bande très étroite du spectre des radiations
Une civilisation avancée pourrait ne pas avoir développé ce type de sens, et avoir plutôt évolué en lien beaucoup plus étroit avec l’énergie gravitationnelle. Après tout, on parle de l’univers
Faudrait-il déplacer des objets de la taille d’une planète pour produire des ondes gravitationnelles ?
Bien sûr, la réponse d’évitement du type « ils utilisent une technologie avancée que nous ne connaissons pas » pourrait très bien être la bonne
Le problème est de moduler le signal, et le seul moyen consiste à déplacer rapidement de grandes masses
Les installations LIGO se visitent gratuitement
J’ai visité le site de Hanford il y a quelques années : il y avait aussi une conférence d’introduction, on a fait le tour de toute l’installation et on est même entrés dans la salle de contrôle. Les gens étaient vraiment formidables
https://www.ligo.caltech.edu/WA/page/lho-public-tours
C’est le premier réacteur nucléaire à taille réelle
Je suis surpris que LISA ne soit pas mentionné
C’est un détecteur d’ondes gravitationnelles spatial utilisant trois satellites volant en formation à 2,5 millions de km les uns des autres, et un projet d’ingénierie vraiment impressionnant dont le lancement est prévu pour 2035
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Laser_Interferometer_Space_A...
C’est le passage qui dit que « les chercheurs développent désormais plusieurs observatoires de nouvelle génération de type LIGO, au sol comme dans l’espace, notamment le Laser Interferometer Space Antenna côté spatial »
Je me souviens avoir lu des choses sur LISA quand j’étais enfant ; à l’époque, son lancement était prévu dans un très lointain futur, en 2015
Aujourd’hui, je serais plutôt surpris s’il était effectivement lancé en 2035
Je viens de découvrir une nouvelle proposition visant à utiliser une sonde déjà planifiée comme détecteur d’ondes gravitationnelles
Si je n’ai rien manqué, l’article ne semble pas en parler
“Bridging the micro-Hz gravitational wave gap via Doppler tracking with the Uranus Orbiter and Probe Mission: Massive black hole binaries, early universe signals and ultra-light dark matter”
https://arxiv.org/abs/2406.02306
“Practically Free Primordial Gravitational Waves Detector”
https://www.youtube.com/watch?v=XfOxNJvSvf4
C’est peut-être une question idiote, mais dans ce cas, j’ai l’impression que cela prouve en pratique que la gravité n’existe pas.
Si les effets de la gravité sont en fait le résultat de la géométrie de l’espace-temps, alors les expériences sur les ondes gravitationnelles semblent montrer que l’espace-temps existe et possède une géométrie mesurable.
Mais quand on parle de mécanique quantique, on dit encore qu’on n’a pas trouvé la particule médiatrice de la force gravitationnelle ; si la gravité n’existe pas et n’est qu’un effet de la géométrie de l’espace-temps, je ne comprends pas ce que cela veut dire.
Tout comme les équations de Maxwell suffisent pour des ondes d’intensité macroscopique, la relativité générale suffit pour les ondes gravitationnelles astrophysiques.
La question distincte est de savoir quelle théorie de mécanique quantique a la relativité générale pour limite classique.
En électromagnétisme, l’électrodynamique quantique, comprise dans les années 1940, est la version quantifiée de la théorie de Maxwell, et prédit que les mesures de l’énergie électromagnétique donnent des « paquets » appelés photons.
En revanche, pour la gravité quantique, on connaît beaucoup d’indices suggérant que le graviton serait une particule sans masse de spin 2, mais il n’existe pas encore de consensus sur la théorie exacte.
Une façon de concilier l’image de la particule médiatrice de force avec celle de l’espace-temps consiste, même classiquement, à considérer la géométrie d’espace-temps de fond produite par toute la Terre, puis à observer de petites fluctuations dessus.
Intuitivement, un graviton correspond à l’activation de ces petites fluctuations par une quantité quantifiée.
La manière dont le fond lui-même se forme comme un « énorme tas de gravitons » dépend de la théorie exacte de gravité quantique, et la théorie des cordes apporte une réponse partielle, permettant de modéliser quantiquement des objets comme les trous noirs.
Cela contraste avec les autres forces fondamentales, qui sont décrites par la théorie quantique des champs.
Notre compréhension actuelle de la gravité ne fonctionne pas de la même manière que les autres, et nous n’avons pas encore trouvé de théorie vérifiable qui fasse fonctionner les deux cadres ensemble à toutes les échelles.
La théorie des cordes a été proposée comme moyen de construire une théorie quantique de la gravité et d’expliquer aussi le reste, mais je comprends qu’elle est devenue moins populaire parce qu’elle ressemble à un cadre mathématique ajustable pour coller aux observations, avec un faible pouvoir prédictif.
C’est donc généralement de là que vient la prédiction d’une possible particule médiatrice de la force gravitationnelle, le graviton.
Dans des théories comme la gravité quantique à boucles, l’espace-temps lui-même est quantifié, ce qui permettrait de l’articuler avec l’approche par fonctions d’onde utilisée par les autres théories quantiques.
Mais cela seul ne semble pas prédire grand-chose sur le champ quantique de la gravité.
Par ailleurs, en relativité, beaucoup d’infinis apparaissent dans les équations et les résultats, et on utilise des mathématiques appelées renormalisation pour les éviter ; mais, à ma connaissance, cela pose aussi problème lorsqu’on passe entre théorie quantique et relativité.
Mais nous ne parvenons pas à les unifier complètement.
Parmi les lectures connexes intéressantes, il y a « Kerr-enhanced optical spring for next-generation gravitational wave detectors » et « Physicists Have Figured Out a Way to Measure Gravity on a Quantum Scale ».
Le second est un article de 2024 utilisant un piège magnétique supraconducteur fabriqué en tantale.
https://news.ycombinator.com/item?id=39957123
https://news.ycombinator.com/item?id=39495482
Du point de vue d’un parfait profane, je me suis demandé s’il était possible de détecter un événement lié à la fonction d’onde quantique.
https://physics.stackexchange.com/questions/275556/can-you-d...
J’aimerais ajouter un ordre de grandeur de la sensibilité de LIGO.
Les ondes gravitationnelles que LIGO détecte reviennent à mesurer la distance entre la Terre et Alpha Centauri avec une variation de l’ordre de la largeur d’un cheveu humain.
Cela dit, ces technologies ne visent pas seulement à augmenter la sensibilité, mais aussi à détecter différents types d’ondes gravitationnelles.
Je ne sais pas bien ce qui détermine la fréquence d’une onde gravitationnelle.
Pour être honnête, je ne comprends toujours pas vraiment ce que sont l’expansion de l’espace ou les ondes gravitationnelles ; de toute façon, je ne suis qu’un idiot qui ne comprend pas le tractor calculus.
https://www.math.auckland.ac.nz/mathwiki/images/c/cf/Staffor...
Si le tracteur avance à une vitesse constante V_tractor m/s, on peut obtenir la superficie totale du champ en m^2 en multipliant la largeur de la charrue ou du semoir par le temps de travail en secondes.
Cela peut être étendu à un tracteur dont la vitesse est V(t), en additionnant simplement la surface parcourue à chaque intervalle de temps infinitésimal dt.
C’est le théorème fondamental du calcul tracteur, et la base de la Tractor Field Theory ;)
Une méthode plus de niche mais intéressante que j’aurais aimé voir abordée dans l’article est celle du champ magnétique.
Un professeur de physique m’avait dit autrefois que, dans un champ magnétique intense, les ondes gravitationnelles devraient se désintégrer en photons.
À l’époque, je comprenais aussi une partie des maths, mais aujourd’hui c’est hors de portée.
Il semble néanmoins que des gens explorent encore cette piste.
https://indico.cern.ch/event/1074510/contributions/4519384/a...