Virgo : les ondes gravitationnelles

Nicolas LEROY a effectué l'essentiel de ses études à l'Université Paris VII Denis Diderot dans la filière de physique fondamentale. Sa thèse soutenue en 2004 à l'Ecole Polytechnique concerne l'étude des photons gamma de très haute énergie (au delà de 100 GeV) en provenance du noyau actif de galaxie PKS2155-304. Cette étude fut faite à l'aide des télescopes H.E.S.S. basés sur l'étude du rayonnement Tcherenkov émis par les gerbes de particules initiées par les photons gamma dans l'atmosphère. Sa thèse a porté tout d'abord sur l'étalonnage de l'expérience et par la mise en place des premières analyses de physique. La seconde partie de son travail a porté sur la détection et l'étude du spectre de PKS2155-304, premier objet de ce type à avoir été détecté à un niveau d'activité aussi faible.

Recruté au CNRS dès 2004 au Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire d'Orsay, il a rejoint la collaboration Virgo dédiée à la détection des ondes gravitationnelles. Ces ondes sont en fait une très faible perturbation de l'espace-temps et ne sont produites à un niveau détectable aujourd'hui que par les phénomènes parmi les plus violents de l'Univers (supernova, coalescence de trous noirs ou d'étoiles à neutrons, ...). La technique actuelle est basée sur l'utilisation d'un interféromètre kilométrique utilisé dans l'expérience Virgo ainsi que dans son alter ego américain LIGO. Son travail consiste à la mise au point et l'analyse des données de l'expérience pour la recherche de source impulsionnelle (durée inférieure à la seconde). Le second volet de son activité est relié à la préparation de la première génération de détecteur, permettant d'observer un volume 1000 fois plus important qu'aujourd'hui, avec la mise en place d'une plateforme de test dans son laboratoire.

Les ondes gravitationnelles sont une faible perturbation de l'espace-temps prédite par la théorie de la relativité générale d'Einstein. Celles-ci n'ont toujours pas été détectées directement du fait de leur très faible interaction et leur découverte reste l'un des challenges de la physique actuelle. Pour être découvertes par des techniques actuelles il est nécessaire d'observer les phénomènes extrêmement violents se passant au coeur des supernovae ou issus de la coalescence d'objets compacts comme les trous noirs ou les étoiles à neutrons. Plusieurs antennes ont été construites à cet effet dont les plus prometteuses semblent être celles basées sur l'utilisation d'un ou plusieurs interféromètre(s) kilométrique(s) comme les expériences LIGO et Virgo.

Après avoir introduit les ondes gravitationnelles ainsi que les sources pouvant les produire, je présenterais les techniques mise en jeu pour permettre leur détection ainsi que les différents types d'analyse utiliser sur les données de LIGO et Virgo. Je ferais ensuite un état de la situation actuelle de ces instruments ainsi que de leur évolution dans un futur proche pour détecter directement la première onde gravitationnelle.