Résumé de conférences à l'INSA Lyon en 1998 donnée par Mr Mackowski
du laboratoire des matériaux avancés IPNL
Des 4 forces (interactions) qui gouvernent l'Univers (forte, électromagnétique , faible , gravitationnelle) la gravitation perçue par l'homme depuis toujours , avec des manifestations décrites par la mécanique , reste la plus mystérieuse et la plus importante .(mouvements des planètes , vols des satellites artificiels, des sondes spatiales) .Les 1069 particules élémentaires composant la Voie lactée sont concernées par cette force qui est toujours attractive .
La gravitation a une importance déterminante dans la formation et la structure des grands corps et dans leur évolution .(de la naissance à la mort des étoiles).
Pour les grecs (Aristote) le mouvement naturel sur Terre est le mouvement vertical , les corps lourds , graves , tombent (le plus lourd tombe plus vite ) et certaines "substances" comme le feu montent vers le ciel où le mouvement naturel dans la région sublunaire est le cercle . La Terre est le centre du monde , les corps lourds ont tendance a le rejoindre , c'est leur lieu naturel .
Copernic à déplacé le centre du monde qui devient le Soleil . La Terre planète banale tourne autour de lui , comme les autres planètes , il faut alors expliquer la chute des corps sur cette planète qui tourne sur elle même et autour du Soleil .
Des concepts de forces , de champ , de masse inertielle , de masse gravitationnelle , d'ondes , d'espace temps , de médiateur (graviton) tentent d'expliquer ce qu'est la gravitation
Le premier qui a développé des théories de la gravitation c'est Newton (1695) et en 1905 et 1917 Einstein avec la relativité . Entre ces deux personnages Maxwell a établi la théorie des ondes électromagnétiques . Pour sa théorie de la relativité générale Einstein a eu besoin des ondes gravitationnelles , mais Newton a eu la vision de tous les phénomènes gravitationnels .
En 1749 Faraday (1791-1867) écrivait :"Certainement cette force [la gravitation] peut-être trouvée expérimentalement en relation avec l'électricité le magnétisme et d'autres forces ...Ici s'arrêtent mes essais pour le moment .Les résultats sont négatifs . Ils n'ébranlent pas ma conviction qu'il existe une relation entre la gravité et l'électricité , bien qu'ils ne donnent aucune preuve qu'une telle relation existe ".
Le vecteur supposé de cette force , le graviton (boson de spin 2 sans masse), connaît une certaine ressemblance de comportement avec le photon (masse et vitesse de déplacement , diminution des champs en 1 / R2) . Par contre les constantes de couplages ont une différence de 38 ordres de grandeurs .
Comme un charge électrique oscillante produit des ondes électromagnétiques , une masse oscillante pourrait produire des ondes gravitationnelles .
La théorie d'Einstein prévoit l'existence d'ondes gravitationnelles qui apparaissent dès que d'importantes masses concentrées sont soumises aux accélérations ,et se présentent sous forme de "rides" de l'espace-temps . Elles se propagent comme des ondes sphériques .
Conception de la déformation de l'espace-temps (rayonnement électromagnétique)
On peut considérer que l'espace-temps n'est pas affecté et que les rayons sont "courbes"
On peut considérer que la métrique de l'espace-temps a été modifiée par les interactions multiples et que l'espace-temps est un espace courbe tandis que les rayons lumineux sont des géodésiques de cet espace-temps .
Comparées à des vagues (sur un océan dont la surface est courbée en raison de la rotondité de la planète) qui sont des déformations locales se propageant sur cette surface , les ondes gravitationnelles seront des déformations ou accidents de courbure dans un espace-temps doté d'une courbure globale .
Une perturbation gravitationnelle faible se propage en ligne droite à la vitesse de la lumière . Les expériences de détection des ondes gravitationnelles ont pour objectif de valider l'existence de ces ondes sans mesurer la vitesse de propagation (supposée égale à c) et sans détecter les gravitons .
En champ fort les interactions se propagent suivant des trajectoires courbes ou encore l'espace-temps est courbe et les trajectoires suivies sont des géodésiques déterminées par la métrique courbe .(la courbure de l'espace-temps provient de la présence de matière et ou de rayonnement)
La nature des ondes gravitationnelles
On observe des évidences indirectes , on n'a jamais pu faire des mesures directes .Les ondes gravitationnelles ne sont pas réalisables en laboratoire .
Pour qu'il y ait création d'ondes gravitationnelles il faut qu'il y ait une asymétrie . Si l'on, fait tourner une masse au bout d'un fil de façon circulaire , il n'y a pas d'ondes gravitationnelles mais si on la fait tourner de façon non symétrique , une ellipse par exemple , il y a création d'ondes gravitationnelles .(ex le lanceur de marteau)
Les interactions électromagnétiques et gravifiques ont en commun la propriété d'avoir un long champ d'action et les admettent des solutions de type ondulatoire .
Tout objet placé sur le trajet d'ondes gravitationnelles subira des tensions variables au cours du temps , dues au champ de l'onde et provoquant des déformations de l'objet .
Les ondes électromagnétiques sont dites transversales , la vibration de champ est perpendiculaire à la direction de propagation . Si cette direction ne change pas au cours du temps l'onde est dite polarisée .
Les ondes gravitationnelles sont transversales , émises par des masses en mouvement accéléré .
La vibration du champ d'ondes gravitationnelles se manifeste par une rotation continue de deux axes perpendiculaires .
Les actions des ondes gravitationnelles dans l'espace temps .
Imaginons des particules libres qui tombent , si l'onde passe les effets de cette onde sont fonction du temps . entre l'instant initial et le 1/4 de l'onde ces particules sont sur un cercle , 1/2 de l'onde on observe un effet "elliptique" , 3/4 de l'onde elles se positionnent à nouveau sur un cercle et à 4/4 de l'onde un effet elliptique décalé de 90° est observé .
Il y a une "déformation géométrique" et une "déformation temporelle" ou h = L2 - L1 / L est de l'ordre de 10-19 .
Au voisinage de la Terre , la grandeur qui nous intéresse est un nombre sans dimension , c'est un rapport de variation de longueur (h = 2DL / L) L étant la distance entre deux masses . Deux masses libres , deux objets suspendus atteints par une onde de gravitation voient la distance les séparant se modifier . Il y a deux effets , l'un purement métrique appelée h , une variation de longueur qui est inférieureà 10-20 et une dépendance dans le temps . Les masses sont écartées puis reviennent à leur position d'équilibre avec une dépendance , une forme de variation liée à l'onde de gravitation .
Les ondes de gravitation sont spatio temporelles .
Les sources possibles d'ondes gravitationnelles :
Les formations de trous noirs
des sources impulsives (comme les effondrements sans symétrie sphérique d'étoiles massives en étoiles à neutrons
Les supernovae
Une étoile sur 1000 finit en supernovae s'organisant en système binaire. Le rayonnement de ces systèmes périodiques est faible
les sources périodiques
Système binaire étoile pulsar dans l'Aigle séparés de quelques millions de km , en surveillance depuis 1974 . Ces 2 corps proches doivent échanger de l'énergie par émission d'ondes gravitationnelles provoquant une perte d'énergie totale se traduisant par un rapprochement et une diminution de la période orbitale .
système binaire de 2 étoiles à neutrons
Système binaire de 2 trous noirs
Système binaire de pulsars
Les "chirps" dont l'amplitude et la fréquence augmentent au cours du temps
(comme les pulsars dont la fréquence de rotation varie ou bien qui "précessent")
Les coalescences de binaires (2 étoiles qui se rapprochent , du latin coalescence se souder, fusion de parties séparées d'un corps en biologie) émettent un "Burst" , une bouffée d'ondes gravitationnelles de quelques minutes .
Les pulsars binaires qui "spiralent" sans cesse - 76 micro sec par an sur 7,7 heures de période)
cannibalisme galactique
Les niveaux attendus et les fréquences
Le problème est l'ordre de grandeur de h qui se situe à 10-21 à 10 Mégaparsec . La masse de Virgo peut produire ce type d'ondes à une cadence d'événements de l'ordre de 1 par mois
Les fréquences typiques pour les sources impulsives serait de l'ordre du kilohertz , pour les chirps de quelques Hz et pour les périodiques elles sont les fréquences de rotation des objets .
Les pulsars du crabe doivent donner un h de l'ordre de 10-24 à 10-26 .
Un détecteur d'ondes gravitationnelles peut être considérer comme un super pied à coulisse capable de mesurer 10-21 m car 10-24 n'est pas mesurable actuellement
Les énergies mises en jeu :
Un cylindre d'acier de 500 tonnes de 20 mètres de long à 5 tours / sec 2 10-29 à 1 mètre
La rotation Terre Lune 5,6 microwatt ou 6 10-6 watt
La rotation Terre Soleil 187 watts .Dans son mouvement autour du Soleil la Terre doit émettre des ondes gravitationnelles de l'ordre du 1/1000 ème de watt , ce qui la fait tomber de 1.10-6 mm en 1 milliard d'années . les ondes gravitationnelles sont sans importance pour la mécanique céleste , mais les gravitons ont peut être une importance dans la physique des particules .
Deux trous noirs de 1 masse solaire 1,7 1050 watts à 10 Mpc (32 al)
Supernovae de 10 masses solaires asymétrie de 3% 1044 watts à 10 Mpc avec h = 10-21
Coalescence de 2 trous noirs d'une masse solaire 1050 watts à 10 Mpc avec un h =10-20
La force de gravitation extrêmement faible est présente partout mais difficile à mettre en évidence . Des essais ont été faits en laboratoire avec un cylindre d'aluminium de 20 mètres de long et 1 mètre de diamètre , une masse de 490 tonnes tournant à 28 radians / seconde. Cette vitesse est la limite avant dislocation la puissance est alors de 10-30 watt .On est donc contraint d'attendre des ondes gravitationnelles venant du cosmos .
Les antennes :
Dans une barre de métal soumise a une force de gravitation , va se produire une densification agissant sur les dimensions .
Le premier grand détecteur d'ondes gravitationnelles construit par J Weber était constitué par un grand cylindre d'aluminium entouré de cellules de quartz dont les propriétés piézo-électriques fournissaient des signaux électriques par les déformations générées par le passage d'ondes . Le manque de sensibilité n'a pas donné de résultat positif .
Il y a une dizaine de barres de Weber qui fonctionnent au monde, leur sensibilité est de l'ordre de 10-18 , 10-19 et elles n'ont jamais rien vu .
En 1972 une mission Apollo a posé des détecteurs de vibrations sur le sol lunaire , la Lune devait servir de résonateur au passage d'une onde de gravitation comme un cylindre de Weber mais des problèmes mécaniques dus à la faible pesanteur ont empêché la mise en service
Des grands détecteurs spatiaux sont en étude , ils seront placés soit sur l'orbite terrestre autour du Soleil (projet LISA Large Interférométric Space Antenna) ou sur une orbite au delà de la Lune c'est le projet Oméga . Ces grandes antennes sont des interféromètres comme le projet Virgo qui doit entrer en service dans les prochaines années .
VIRGO
La technique de mesure mise en place est celle utilisée par Michelson et Morley pour déterminer la vitesse de la lumière , qui ne nécessitait qu'une précision de 10-4 environ
Virgo est un énorme interféromètre à laser (voir Michelson Morley) qui comprend deux cavités Perrot Fabry .
Cet appareil est constitué de 2 bras formant entre eux un angle de 90° , chacun ayant 3 km de long installés à Cascina en Italie près de Pise . (On peut comparer les miroirs au bout de chacun des bras à deux particules sur le cercle déformé ) .
La source de lumière est un laser d'un type particulièrement stable qui émet à une longueur d'onde de 1064 nm . La lumière traverse un "isolateur" qui limite la propagation dans un seul sens , puis un système de " nettoyage " qui assure une lumière propre et monochromatique .
Un miroir dit de recyclage sert à additionner les ondes réfléchies par les cavités .
La stabilité en fréquence du laser (couleur) doit être parfaite , cette condition limite la puissance disponible à 20 watts .Pour disposer de plus d'énergie ,on crée de la résonance à plusieurs niveaux dans l'interféromètre et l'on peut ainsi disposer d'au moins 16 kW après un premier saut à 1 kW .
La sensibilité de l'interféromètre est d'autant meilleure que l'on dispose de plus d'énergie stockée , la qualité des miroirs détermine la résonance maximum . Ces miroirs sont très proches de la perfection , ils n'absorbent pas , donc ne s'échauffent pas . Ils peuvent réfléchir des énergies considérables ( 5 , 6 Méga watts par cm2 en continu sur 1500 heures .
Les ondes électromagnétiques du laser se propagent entre 2 miroirs , se réfléchissent un grand nombre de fois . la réflexivité espérée est de 99 , 9995 ce qui signifie que sur 1 million de photons seuls 5 sont perdus à chaque réflexion . Il se crée entre les 2 miroirs des ondes stationnaires , l'ensemble est en résonance .
La lumière voyage dans un conduit en inox de 2 fois 3000 mètres de long et de 1,20 mètres de diamètre tenu sous vide prévu à 10-13 mm Hg (environ 10 -10 mm de Hg) grâce à des pompes à vide . Une intervention dans le système demande 3 à 6 mois d'arrêt pour refaire le vide , malgré la présence de vannes d'isolement des sections des tubes .
Le vide dans les tubes est incontournable pour éviter la diffusion de lumière par des molécules résiduelles mises en mouvement par des vibrations thermiques ou acoustiques venant de l'extérieur
La fabrication est réalisée par éléments sur le site qui sont ensuite soudés entre eux . Les USA qui ont un projet similaire ont choisi de réaliser les tubes par "enroulage" et soudure du métal sur site .
Le volume total de l'enceinte est de 10 000 m3 , ce volume comprenant le volume des tours où sont installés les miroirs . C'est la plus grande chambre à vide du monde Pour comparaison le volume du LEP à Genève est de 150 m3 pour 27 km de long . L'inox qui a servi pour la réalisation a été recuit pendant 3 semaines sous vide à 400° C pour qu'il ne "relâche" pas d'hydrogène . Les vannes d'isolement pour la maintenance doivent tenir ce vide , elles font 1,20 mètres de diamètre .
Dans le chemin optique une lame séparatrice décompose et recompose l'onde lumineuse dont la puissance de 500 watts est recyclée par les cavités qui donnent à la résonance un coefficient multiplicateur de 25 (surtension) ce qui amène la puissance inter cavité à des valeurs proches de 12,5 kW .Des problèmes de dissipation et de diffusion dans les miroirs sont inévitables .
Des miroirs plats canalisent la lumière vers les détecteurs , photodiodes servant à l'observation ,à la commande et à la régulation de l'ensemble du système .
Les miroirs dont la finition est assurée par une équipe lyonnaise sont suspendus dans des tours de 13 mètres de hauteur et de 2 mètres de diamètre .ces tours sont au nombre de 9 qui contiennent les miroirs de recyclage , la lame séparatrice , les 4 miroirs des cavités et 3 pour les équipements annexes .
Les miroirs sont suspendus par des dispositifs ayant 6 degrés de liberté , 3 en translation et 3 en rotation , constitués par sept pendules qui sont suffisants pour amortir le système de toute influence sismique de l'environnement , le dernier pendule porte le miroir d'une masse de 100 Kg et une masse de test , le poids total est voisin de 400 Kg.
Les performances sont liées à:
la qualité des miroirs
la bonne isolation sismique et au contrôle de position des miroirs
la stabilité de la source laser
et au faible bruit électronique .
Dans ce type de système optique l'optimum de sensibilité est obtenu quand les phases entre les deux bras sont en opposition (frange noire ) . Le niveau de signal est maximum quand la longueur optique de chaque bras est égale au quart de la longueur d'onde gravitationnelle attendue et pour des ondes de 10 Hz à 1 Khz il faut une longueur plus grande que 75 Km . De telles distances ne sont réalisables qu'en repliant le trajet des rayons optiques .
La longueur d'onde à 1 Khz à la vitesse c est 300 km lambda est donc 75 km
La longueur d'onde à 100 Hz à la vitesse c est 3000 km lambda est donc 750 km
La longueur d'ondeà 10 Hz à la vitesse c est 30 000 km lambda est donc 7500 km
Le nombre d'aller et retour pour atteindre lambda doit être respectivement de 12,5 , 125 et 1250 . Si 5 photons par million sont perdus à chaque réflexion on arrive pour 10 Hz à 12500 photons perdus par million .
Les sensibilités devant être maximum , même en installant une électronique d'avant garde , stable capable de discerner certains parasites , sans bruit propre , stable , il faut s'affranchir des vibrations du sol dues aux activités géologiques ou humaines , aux vents , aux vagues (jusqu'à 100 km) aux déplacement des nuages etc..
Les bruits limitants :
Le bruit sismique c'est à dire les activités terrestres ( humains , Lune , vagues par exemple) , les atténuateurs , amortisseurs parviennent à en éliminer la majeure partie c'est à dire tout ce qui est en dessous de 3 périodes seconde .
Le bruit "Newtonien" Il est produit par les masses mobiles en fusion au centre de la planète qui créent par attraction gravitationnelle un bruit détecté par l'antenne . Ce bruit monte jusqu'à 100 Hz environ , la solution à ce problème serait d'aller dans l'espace .
Le bruit de suspension
Le bruit de photons émis par la source laser .
le bruit thermique du aux vibrations naturelles des atomes en fonction de la température
Pour que les résultats soient fiables il faut implanter au minimum 2 installations , la coïncidence effectuée à des milliers de km liée à d'autres phénomènes mesurables (émission de neutrinos , phénomènes électromagnétiques) pourra une preuve irréfutable d'une nouvelle découverte . Deux autres projets sont en cours de réalisation en Australie (AIGO) et aux USA (LIGO)
Comment faire un bon miroir :
Les spécifications des optiques de Virgo:
Les diamètres des miroirs sont de 350 mm leur épaisseur de 200 mm et leur poids de 42 Kg environ .
Le polissage doit permettre d'arriver à une rugosité inférieure à 0,5 A° , les planéités ou uniformité doivent de l'ordre de 8 manomètre , les pertes par absorption ou diffusion doivent être inférieures à 5 ppm ce qui signifie que 5 photons seulement peuvent être perdus sur 1 million .
Un photon absorbé chauffe le miroir ce qui augmente le bruit thermique , un photon diffusé est perdu .
La finition des miroirs est assurée à Lyon , au final la tolérance est de l'ordre de l'angström (A°) pour comparaison un miroir astronomique est aluminé avec des couches variant entre 300 et 500 microns .
Les miroirs de Virgo sont multi diélectriques , la pièce de silice a un coefficient d'absorption de 1 ppm et par centimètre . Il faut avoir bien sur une grande réflexivité .
Sur le quartz amorphe on dépose un doublet de haut indice de réflexion , penta oxyde de tantale ( Ta2 O5) du di oxyde de titane ( Ti O2) du di oxyde d'hafnium (Hf O2) qui ont tous des indices à 2 ou, 2,3 , le choix est le Ta2 O5 .
On dépose ensuite une couche de bas indice (silice) puis une couche 1/4 d'onde (l / 4)qui est l'épaisseur optique multipliée par l'indice de réflexion et doit être précise au 1/1000 ème soit 1,2 A° pour 1280 A° . L'ensemble substrat plus doublet est multiplié . Plus il y a de doublets plus il y a de la réflexivité . En sortie une couche (l /2) , qui n'est donc pas vue du point de vue optique mais sert de protection aux couches précédentes . Les doublets doivent être identiques.
Pour établir le bilan des pertes on tient compte des absorptions dans le substrat , dans les interfaces , dans les couches . La diffusion dépend de l'état de surface , donc du polissage ; une surface propre est une surface qui ne diffuse pas .
Les mesures de diffusion et d'absorption sont réalisées par la mise en œuvre de techniques de pointe . On sait mesurer la diffusion surfacique et la diffusion massique (bulles ,impuretés) par polarisation de la lumière incidente . Le polissage est réalisé aux USA dans le Colorado où l'on sait faire des surfaces à 0,3 ppm.
Pour faire ce type de mesure , un faisceau laser , dit de chauffe , percute la couche . S'il y a absorption donc échauffement l'indice du matériau change , il est observé par la lumière d'un second laser plus ou moins déviée à la traversée du miroir . C'est une mesure relative qui nécessite un étalonnage ,mais elle permet de mesurer 1 part par billion .
Une cartographie du miroir est réalisée et il apparaît quelquefois des "pics" d'absorption dont la situation est difficile à déterminer ( couche ou intérieur du verre ?)
Les mesures de diffusion provenant du polissage du substrat , du dépôt des couches , des poussières sont faites par mesure de la réflexion d'un faisceau laser dans toutes les directions , le système de mesure se plaçant tout autour du miroir
S'il y a des poussières il y a diffusion , on repère la position et on nettoie à nouveau .
La rugosité est mesurée par un instrument capable de voir des imperfections de 0,1 à 0,2 micron , des rayures par exemple sur un champ de 100 x 100 microns . Une carte est faite et l'on peut rappeler les champs intéressants .
Ce qui fait la qualité d'un miroir c'est le substrat .
Une poussière qui tient est un défaut de polissage , sur un miroir de 30 cm de diamètre on tient les 0,3 ppm .
Les couches l /4 sont déposées par pulvérisation ionique assistée :
Dans une boîte à vide on dispose 2 sources d'ions , une de pulvérisation et une d'assistance constituées d'un filament duquel on extrait des électrons le tout dans un gaz (argon) à ioniser, un champ magnétique et une optique électronique . Les ions frappent une cible de tantale par exemple , il y a rebond , le tantale .....
Il faut que les indices soient reproductibles . La vitesse de dépôt est de 1 A° à la seconde , donc il faut à peu prés 40 heures pour une épaisseur de 1 l pour 1064 nm .
Il faut savoir ensuite si le dépôt a été bien fait , des mesures sont faites et chaque couche est contrôlée .
Le nettoyage qui se fait en salle blanche classe 1 permet d'éliminer les poussières, le plus grand pollueur est l'homme barbu et fumeur .
Ce qui est limiteur c'est la propreté de la salle , des outils de préhension ; Pour les particules de 0,1 micron rien ne sert de souffler de l'azote , certaines ont des liaisons très serrées , "covalentes ", il faut faire des efforts "mécaniques" .
Les règles pour la propreté : salle blanche (150 m2 classe 1 soit 1 particule de 0,5 micron par pied cube) , filtre absolu (ultra filtre 0,12 microns) , air laminé poussant tout devant lui , (renouvellement de l'air 100 fois par heure soit 460 000 m3 / heure )pas de turbulence (une vitesse variable déplace les poussières) ,il faut que ce soit comme un piston , la température est régulée à 0,1 °C et hygrométrie est à 50 % + ou - 2% .
Les pièces sont transportées dans des boîtes en quartz étanches par joints souples manipulées par des objets de préhension , pas de gants , pas de main .
En classe 1 pas de scaphandre , l'air laminé est OK .
Un nettoyage in situ est à l'étude en focalisant un laser "pulsant" sur la poussière on crée une onde de choc qui doit la décoller et elle doit tomber , car le vide règne dans le système . Il faut pour cela connaître la "qualité" de la poussière .
Traitement correctif.
Front d'onde :
Le front d'onde est l'état d'équiphase , c'est à dire qu'un miroir éclairé par une onde plane à une certaine incidence doit restituer une onde plane . S'il y a déformation ou rugosité il y a retard biréfringence et l'onde n'est plus plane . Dans un système en accord du type Fabry Perrot il y a cinquante aller-retour . Pour conserver le maximum d'énergie dans une cavité le front d'onde doit être parfait et se situer à l'angström près ce qui n'est pas réalisable d'ou l'idée de corriger les défauts .
Pour corriger il faut soit ajouter soit enlever de la matière ; enlever est impossible
Ajouter de la silice induit un retard de phase
L'idée est d'arrêter le dernier dépôt à 70 % de sa valeur , de faire des mesures de front d'onde pour savoir ou et combien il faut ajouter de matière , être capable de calculer , mesurer la figure de distribution et quelle sera la variation de phase correspondante . Le nombre d'essais est évidemment lié à l'épaisseur maximum .
On réalise une topologie du front d'onde , une carte indiquant tous les retards de phase ou les creux et les bosses de la phase . On ajoute ou pas de la silice pour équilibrer la phase sur toute la surface du miroir . Cette opération est réalisée par pulvérisation ionique . La correction se fait au travers d'un masque par passages successifs dans des directions temps et vitesses pseudo aléatoires pour ne pas recréer des défauts .
Tout cela se fait à l'aide d'un robot , avec une base de données de toutes les distributions , on ne peut pas stopper la croissance d'un miroir tant qu'on ne l'a pas encapsulé..
Le manomètre sera atteint ce qui sur la longueur d'onde utilisée , 1064 nm , donne donc lambda / 1000 , valeur à comparer aux caractéristiques des miroirs "grand public" .
Le substrat a un poli de lambda / 70 , après les dépôts les accidents de surface sont répliqués .
On parle souvent en optique de lambda / 100 lambda / x ce qui signifie qu'il faut diviser la longueur d'onde par x pour obtenir la fluctuation du front d'onde , les meilleurs miroirs actuels font lambda / 10 ou 20 ce qui signifie que les fluctuations sont du 1/10 ème ou du 1/20 ème de la longueur d'onde ; Par exemple lambda /20 à 500 nm donne 25 nm de front d'onde .
Le front d'onde presque parfait sera possible sur des miroirs de 1 mètre .
Le coût d'un tel travail environ 500 000 francs , le polissage se situant vers 350 000 francs
La correction de surface ou de front d'onde est faite sur un miroir posé sur un robot . dans la réalité ce miroir est suspendu et cette correction n'est peut-être pas valable in situ .
Quelles sont les déformations possibles d'un miroir de 42 kg par son propre poids , comment se déforme-t-il ?
Posé à plat il se tasse et perd 700 A° en se creusant au centre de 5 A°
Posé sur la tranche il s'écarte de 700 A° sur les bords et prend des pieds de 115 A°
La correction du front d'onde doit être faite en connaissant les déformations du miroir suspendu , il prend un pied de 15 A° soit 1,5 manomètre
L'énergie qui sort d'un tel système pour la mesure est très faible , la caméra qui doit voir les franges d'interférence est calée dans le noir (sensibilité maximum) , elle "voit" un photon .
Ces miroirs doivent être prêts vers début 2001 , la construction serait finie fin 2001 .
Conférences de Mr Mackowski IPN Lyon La Doua
Bibliographie : La Nouvelle Physique éditeur Flammarion 1993 Paul Davies
Astronomia en 10 volumes
Documents l'Université ouverte Lyon
Sciences et Vie Hors série "La gravitation"
La gravitation Georges Gamow