Post-Doc : Mesure interférométrique directe du bruit thermique des composants multi- diélectriques des détecteurs d’ondes gravitationnelles

- Équipe : Concept
- Direction de Thèse : Myriam ZERRAD
- Lieu : Institut Fresnel, Marseille
- Durée : 18 mois renouvelables
- Financement : AMIDEX
- Contact : myriam.zerrad@fresnel.fr

Contrat Post‐doctoral « Mesure interférométrique directe du bruit thermique des composants multi‐diélectriques des détecteurs d’ondes gravitationnelles »

L’astronomie gravitationnelle (prix Nobel 2017) connaît un essor considérable grâce aux performances uniques des interféromètres géants fonctionnant avec des bras de l’ordre du km (Virgo/LIGO/KAGRA). Pour étendre encore l’observation de l’univers, de nouveaux instruments sont en cours d’élaboration, pour un fonctionnement terrestre (Einstein Telescop, Advanced Virgo en Europe et Cosmic Explorer aux USA) ou spatial (LISA, Europe et USA). Les progrès obtenus ont permis de passer de la détection d’un événement gravitationnel par mois (2016) à un événement par semaine (2019), et l’on prévoit que cette cadence d’occurrence soit étendue à un événement par minute à l’horizon 2035 (systèmes terrestres), voire à un continuum d’observation avec le projet spatial LISA.

Un point clé de ces systèmes concerne leur sensibilité au passage d’ondes gravitationnelles, dont une limitation essentielle réside dans l’agitation microscopique des particules qui constituent les miroirs multi‐diélectriques de la cavité de l’interféromètre. Ce bruit thermique des revêtements vient en effet modifier de façon aléatoire la longueur de la cavité d’une quantité extrêmement faible (10‐20 m), mais qui suffit à masquer la déformation de l’espace–temps. Dans ce contexte, il faut pouvoir disposer d’une métrologie pour mesurer directement le bruit thermique des composants, afin de mettre en œuvre des stratégies de réduction de ce bruit.

Il se trouve que l’Europe ne dispose aujourd’hui d’aucun système pour répondre de façon satisfaisante à cette demande, et à ce titre, l’Institut Fresnel a rejoint la collaboration Virgo pour développer une instrumentation unique et innovante permettant de pallier cette lacune cruciale et stratégique. Ainsi, le cœur de cette thèse concernera la mise en œuvre expérimentale de l’instrument de mesure dont le principe s’appuie sur une technique
d’interférométrie temporellement différentielle. Les résultats seront confrontés à une modélisation exacte du bruit thermique en appui sur le principe de fluctuation‐dissipation. Une fois cette confrontation validée, des solutions seront explorées pour la réduction du bruit thermique.