Chasseurs de frémissements : comment capter une onde gravitationnelle à très haute fréquence express
Une corde de guitare effleurée du doigt vibre – et l'air autour d'elle transmet ce frémissement à l'oreille. L'espace-temps vibre autrement : lorsqu'une onde gravitationnelle le traverse, il s'étire et se compresse légèrement. Repérer un tel frémissement à des fréquences de 10 kilohertz à 100 mégahertz, voilà le défi que veulent relever des détecteurs d'un nouveau type.
Le principe repose sur une cavité radiofréquence supraconductrice. C'est un « résonateur » métallique dans lequel le champ électromagnétique oscille de manière très stable. Une onde gravitationnelle qui traverse la cavité en modifie les limites – très légèrement, de quelques fractions de la taille d'un noyau atomique. Le champ réagit à cette modification, et le décalage de fréquence permet de savoir que l'onde est passée. Mais pour entendre un tel murmure, il faut le silence : la cavité est refroidie à 1,8 kelvin et protégée des vibrations sismiques.
Ces détecteurs seront installés au DESY et au Fermilab. Ils ouvriront une fenêtre sur une gamme de fréquences que LIGO et Virgo n'ont jamais explorée. Si les ondes gravitationnelles à haute fréquence existent, elles pourraient provenir d'événements exotiques – par exemple, des collisions de minuscules trous noirs ou des processus survenus dans l'Univers primordial.
À une température de 1,8 kelvin, les cavités supraconductrices ne perdent presque pas d'énergie : le champ à l'intérieur peut « sonner » des milliards de fois avant de s'éteindre.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, un signal extraterrestre est capté grâce à un réseau de radiotélescopes ; ici, l'humanité tente d'entendre le fond de l'Univers lui-même.