Les Interféromètres pour la Détection des Ondes Gravitationnelles Cavalier Fabien LAL Orsay 15...
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Les Interféromètres pour la Détection
des Ondes Gravitationnelles
Cavalier FabienLAL Orsay15 Janvier 2004
Laser
Miroir de fond M22
Miroir de fond M12
Lame Séparatrice Mbs
Expérience de table : hMin 10-17 Hz-1/2
Photodiode
Miroir de Recyclage Mrc
Miroir d’entrée M11
Miroir d’entrée M21
Fabry-Perot 2
Fabry-Perot 1
Virgo : hMin 10-23 Hz-1/2
La Détection Interférométrique
PLhMin 11
Les Laboratoires• LAL Orsay :
• Vide(Tube + Contrôle)• Contrôle Laser• Contrôle Banc d’entrée• Contrôle Global• Simulation• Outils software généraux• Réseaux
• LAPP Annecy :• Banc de détection• Électronique• Tour • Acquisition• Simulation
• Observatoire de Nice :• Laser• Banc d’entrée
• IPN Lyon : Coating des miroirs• ESPCI Paris : Métrologie des miroirs
• INFN Pise: • Super-atténuateur• Vide (Tube + Opérations)• Infrastructure
• INFN Florence : • Super-atténuateur• Simulation
• INFN Naples :• Acquisition• Monitoring environnement
• INFN Pérouse : Fils de suspension• INFN Frascati : Alignement• Univ. Rome :
• Contrôles locaux• Marionnette
Le Super-Atténuateur
Les Performances
• mouvement des miroirs de l’ordre du micron• vitesse de quelques microns par seconde
L’enceinte à vide
• Fluctuations de pression :• P < 10-7 mbar (H2)• P < 10-14 pour les hydrocarbures
• Tube:• 1,2 m de diamètre • 6 km de long• V 6000 m3
• Lumière Diffusée :• pièges à lumière• déflecteurs
• Contrôle Commande
La Source Laser
Le laser
Le Contrôle-Commande
Le banc d’entrée
Le Contrôle du Mode-Cleaner
La Source Laser
Le Contrôle Global
• Fabry-Perot résonants : L < 5 10-10 m• Cavité de Recyclage résonante : lR < 2.5 10-10 m• Frange noire (couplage avec bruit de puissance du laser): lDF < 10-10 m
• Alignement Miroirs Extrémités : 3 10-9 rad• Alignement Miroirs Entrées : 2 10-8 rad• Alignement Miroir Recyclage : 10-7 rad
• Système Digital synchronisé à 10 kHz• Production des cartes électroniques• Réalisation du software• Programme de simulation de l’interféromètre
L’Analyse des Données
• Recherche de source impulsionnelles (durée < 1s, forme mal connues)• Supernovae• Désexcitation de trous noirs• Phase de fusion des coalescences• Instabilité des étoiles à neutrons• …
• Batterie de filtres robustes et rapides• Filtrage adapté pour la désexcitation des trous noirs
• Étude des bruits du détecteur
L’Analyse des Données
• Avec un réseau d’interféromètres• analyse en coïncidence• analyse cohérente
• Avec d’autres détecteurs• : possibilité de contraindre la masse des temps d’arrivée pour abaisser les seuils• GRB: temps d’arrivée pour abaisser les seuils et autres contraintes à étudier• Optique: surtout pour la position de la source
Frequency(Hz)
Dis
plac
emen
t sen
siti
vity
(m
/H
z)E0 (September 2001)
E1
E2
E3E4 (July 2002)
Virgo
E4 Shot noise
CITF design s. noise
Commissioning CITF : Sept 01 – July 02
5 runs techniques durant cette période
Bruit Alignement
Bruit de Fréquence du Laser
Bruit Fréquence+
Excitation InterneMiroir–Support
• Premier Lock 28 Octobre • Lock acquis au premier essai• Facilement reproductible• Stable pendant plusieurs heures
Lock de la Cavité Nord
Shot noise
Electronic noise (ADC)
Frequency noise
Control noise ?
Le Futur des Interféromètres Terrestres
• Lutter Contre le Bruit Thermique• Amélioration des qualités des matériaux
• fil en silice fondue• saphir• silicium
• Cryogénie• suspension froide• contrôle actif
• Changer la configuration optique• Recyclage du Signal• Interférométrie réfractive
• QND
Le Recyclage du Signal
• Prototype de 40 m à Caltech• Simulations optique et du contrôle• Participation au travail expérimental
Miroir de recyclage de puissance
Miroir de recyclage du signal (MSR)
Cavités kilométriques
LASER
Sensibilité
Sans Recyclage Signal
Avec Recyclage Signal
Organisation R&D en Europe
• ApPEC: coordination européenne entre les différents instituts • EGO:
• Budget donné par CNRS et INFN. • Finance des projets de R&D liés aux ondes gravitationnelles
• Commission Européenne-FP6: projet EURO (interféromètre 3eme génération) regroupant pour l’instant Allemagne, France, Italie, Pays-Bas et Royaume-Uni
LIGO et Advanced LIGO
LIGO et Advanced LIGO
• Attente Accord NSF• Prévu pour 2007• R&D pour LIGO3 démarre
Ouvrir une autre fenêtre: LISA
Conclusions
• Virgo en cours de commissioning• premier contrôles des cavités kilométriques• ITF sans recyclage dans les semaines à venir• premier run scientifique début 2005
• LAL fortement impliqué dans la construction, le commissioning et l’analyse des données
• Implication dans la R&D moyen terme (Recyclage Signal)
• Discussion 3eme génération en cours
• LISA: possibilité d’ouvrir une nouvelle gamme de fréquences