GRAND PROJET
septembre 2015 [ 2 ] a marqué une rupture pour la physique et l ' astronomie en ouvrant la voie vers l ' observation de l ' univers au-delà du domaine électromagnétique. Depuis lors, l ' opération conjointe des détecteurs LIGO et VIRGO a permis la détection des signaux gravitationnels de centaines de sources constituées de systèmes binaires de trous noir, d ' étoiles à Neutrons et de leurs combinaisons. L ' astronomie gravitationnelle promet de nouveaux champs d ' études pour l ' exploration de la gravité dans ses régimes les plus extrêmes, l ' astrophysique, mais également la cosmologie. Afin d ' exploiter pleinement le potentiel de l ' astronomie gravitationnelle, il est nécessaire de concevoir de nouveaux détecteurs permettant d ' accéder à l ' ensemble du spectre en fréquence des ondes gravitationnelles, allant du mHz jusqu ' au kHz. Les technologies actuelles, basées sur des interféromètres optiques de type Michelson utilisant des bras en cavité de longueurs kilométriques comme les détecteurs de seconde génération Advanced LIGO et Advanced VIRGO, possèdent une bande de détection limitée aux hautes fréquences
( 10 Hz- 10 kHz). Les futurs projets de détecteurs terrestre comme l ' Einstein Telescope ou le Cosmic Explorer, ou spatiaux comme l ' antenne spatiale LISA permettront d ' élargir la gamme de fréquences accessibles, mais sans couvrir la gamme des infrasons( 0.1 Hz-10 Hz). La réalisation d ' une nouvelle classe de détecteur dans le domaine infrasonore est donc primordiale afin d ' ouvrir l ' ère de l ' astronomie gravitationnelle multibande. Le projet MIGA, a pour but l’ étude de ce nouveau type d’ expérience en se basant sur la stabilité intrinsèque des niveaux d’ énergie utilisés dans les interféromètres à ondes de matière.
MIGA, un instrument combinant interférométrie atomique et optique
L ' antenne gravitationnelle MIGA [ 3 ], financée dans le cadre des actions Equipex, est ainsi constituée d ' un réseau de trois interféromètres atomiques « interrogés » par le champ résonant d ' une cavité optique de 150 m de long. Cette géométrie permet de mesurer simultanément les effets de strain et les effets inertiels agissant à l ' intérieur d ' une cavité optique. L ' instrument est optimisé pour atteindre un pic de sensibilité dans le domaine des infrasons, à la fréquence d ' environ 2 Hz. Cette infrastructure est en cours d ' achèvement au Laboratoire Souterrain Bas Bruit dans des galeries souterraines dédiées, situées à une profondeur de 300 m à l ' intérieur d ' un massif rocheux de type karstique. Ce site présente un niveau de bruit de fond sismique et électromagnétique exceptionnel et est situé loin de toute source de bruit anthropogénique importante. Le dessin technique du dispositif est visible en Fig 1. L ' antenne consiste en une enceinte à vide de 150 m de
Figure 1. Schéma de l ' antenne MIGA dans une galerie souterraine du LSBB. Les trois interféromètres à atomes froids( AI) sont situés en( a),( b) and( c). L ' ensemble du système laser d ' injection est situé dans la cavité( a). Extrait de B. Canuel et al. Proceedings of the 56th Rencontres de Moriond, La Thuile, Italie( 2022)
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