En 1887, Albert Michelson a construit une expérience qu’il espérait conduire à la détection de l’éther lumineux. À l’époque, les physiciens croyaient que l’éther imprègne l’univers et sert de moyen à travers lequel les ondes lumineuses se déplacent, comme la façon dont les vagues traversent l’océan. *
L’expérience s’est révélée être un échec. L’éther mystique n’existait pas. Mais l’instrument que Michelson a inventé pour mener cette recherche détecterait, plus d’un siècle plus tard, un phénomène astronomique très réel et très important: les ondes gravitationnelles, les ondulations dans le tissu de l’espace et du temps, provenant d’une violente collision entre deux trous noirs .
Les scientifiques de l’Observatoire de la vague gravitationnelle à interféromètre laser, ou LIGO, ont utilisé l’invention de Michelson pour faire la première observation directe des ondes gravitationnelles en septembre 2015. Albert Einstein a prédit l’existence d’ondes gravitationnelles en 1916 dans le cadre de sa théorie de la relativité générale, mais personne ne les avait détectés directement. Depuis leur première découverte, les scientifiques de LIGO ont détecté les vagues trois fois de plus. Mardi, ils ont reçu le prix Nobel en physique pour leurs efforts.
L’instrument au cœur de la recherche de Michelson s’appelle un interféromètre, qui manipule la lumière dans les tubes fermés pour effectuer de petites mesures des phénomènes naturels. Aux observatoires jumelles de LIGO dans l’État de Washington et la Louisiane, les scientifiques utilisent la lumière laser.
Chaque observatoire dispose de deux tubes en acier mesurant quatre kilomètres de long et placés en forme de L. Aux extrémités de chaque bras sont des miroirs. Les scientifiques de LIGO visent la lumière laser dans le tube en forme de L et laissent aller et venir entre les miroirs. Lorsque les ondes gravitationnelles atteignent la Terre, elles ondulent dans les bras du tube, étirent et rétrécissent l’acier. Les distorsions changent la distance parcourue par la lumière. Le changement est de la taille d’environ un millième de la largeur d’un proton.
L’interféromètre en forme de L de Michelson était beaucoup plus petit que celui de LIGO; chaque bras de l’instrument mesure 11 mètres de long. Bien qu’ils soient plus sophistiqués, les interféromètres de LIGO sont essentiellement des versions géantes de l’interféromètre de Michelson depuis les années 1880.
Ce n’est pas la taille de l’interféromètre de LIGO qui fait la différence. Un interféromètre massif est encore juste un interféromètre, qui n’est pas capable de détecter quelque chose d’aussi petit que les vagues dans l’espace-temps. Les scientifiques de LIGO ont dû apporter des ajustements à la conception de Michelson afin que l’instrument puisse détecter les changements les plus minces. Ils ont ajouté, entre autres caractéristiques, des miroirs qui augmenteraient le nombre de fois que le rayon laser était réfléchi lors de la traversée des tubes. La technologie supplémentaire a étendu les interféromètres de LIGO à 1.120 kilomètres, ce qui a permis à l’instrument 144 000 fois plus grand que celui utilisé par Michelson et suffisamment sensible pour détecter les ondes gravitationnelles.
Michelson et les scientifiques de LIGO ont autre chose en commun: ils sont maintenant les deux lauréats du prix Nobel. Michelson a remporté le prix en physique en 1907 pour son étude de la vitesse et des propriétés de la lumière, devenant ainsi le premier Américain à gagner un Nobel en science. Il n’a peut-être pas trouvé d’éther lumineux, mais il a été le pionnier de la technique qui a trouvé quelque chose de beaucoup plus insaisissable.
La Source: http://theatln.tc/2gacDaO
