I13 : Géophysique et détecteurs d’ondes gravitationnelles

Ce projet était auparavant le projet Exploratoire 3 et s’est transformé en projet Interface 13 en 2017.

 

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  • Virgo_view_0Les ondes gravitationnelles sont une prédiction de la théorie de la Relativité Générale d’Einstein. Elles sont des rides de la géométrie de l’espace-temps produites par des événements astrophysiques violents. La détection des ondes gravitationnelles ne réprésente pas seulement un test important de la Relativité Générale, mais aussi un nouveau moyen d’observer l’Univers.

    La détection est basé sur la mesure de la déformation de l’espace-temps entre des masses de test avec des interféromètres optiques.

    La sensibilité de ces instruments est limitée à basse fréquence par le bruit sismique, produit par l’activité géologique et humaine.

    L’activité géologique limite donc les détecteurs interférométriques et pour la même raison ces détecteurs sont des candidats pour extraire des nouvelles informations sur l’activité géologique.

    Le but de ce projet est celui d’explorer la possibilité d’utiliser les données de l’interféromètre Virgo pour extraire des mesures de géophysique.

    Vous pouvez consulter le site web du projet Virgo pour en  savoir plus: https://wwwcascina.virgo.infn.it/

     

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    POSITION NOM LABORATOIRE  GRADE, EMPLOYEUR
    WP leader Matteo Barsuglia APC DR2, CNRS
    WP co-leader Jean-Paul Montagner IPGP Professeur, Paris Diderot
    WP membre Kevin Juhel IPGP Doctorant, Paris Diderot
    WP membre Donatella Fiorucci APC Post-doc
    WP membre Pascal Bernard IPGP Physicien, CNRS
    WP membre Eric Chassande-Mottin APC DR2, CNRS

    Ce projet bénéficie également de la collaboration de J.Harms (INFN Florence), B.Whiting (Florida University), J.-P.Ampuero (Caltech), M.Ando (Tokyo University), F.Sorrentino (INFN Genova).

     

     

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    Ce projet a commencé avec une nature complètement exploratoire. Le premier succès de l’E3 WP est d’avoir permis des échanges entre les communautés géophysique et gravitationnelle de l’APC et de l’IPGP afin d’explorer de nouvelles idées et méthodes. De plus, autour de notre équipe APC-IPGP, plusieurs collaborations internationales ont débuté, tant du côté géophysique (Prof. Ampuero, Caltech-seismolab) que du côté des ondes gravitationnelles (Prof. Withing, U.Florida et Dr.Harms, INFN-Urbino). Au cours de cette première phase exploratoire (2012-2014), nous avons analysé quelques possibilités de recherche (utilisation de Virgo comme inclinomètre et extensomètre à longue base, étude du bruit de gradient de gravité, étude des perturbations gravitationnelles dues aux tremblements de terre). Nous avons ensuite identifié une direction de recherche originale : la détection de la perturbation gravitationnelle rapide produite par la redistribution de masse pendant les tremblements de terre, et son application potentielle à l’amélioration des systèmes d’alerte rapide aux tremblements de terre.

     

    Les principaux résultats scientifiques obtenus :

    1) Recherche d’un signal de gravité instantané du tremblement de terre de Tohoku 2011

    2) Premier calcul analytique du signal de gravité rapide par un tremblement de terre.

    3) Simulation du signal de gravité avec la méthode des modes normaux de la Terre.

    4) Étude de faisabilité d’un tensiomètre gravimétrique

    4) Une étude de faisabilité d’un réseau de systèmes d’alerte rapide aux tremblements de terre par gravité.

    L’objectif est d’avoir dans les prochains mois une publication générale sur le système d’alerte précoce de la gravité, résumant les objectifs, les résultats des études de faisabilité du détecteur et la stratégie de mise en œuvre. Certaines parties de ce document ont déjà été rédigées.

    Les objectifs pour 2018-2019 sont triples :

    1) conclure l’étude de faisabilité d’un système d’alerte précoce basé sur la gravité.

    2) Étudier l’étude des fluctuations gravitationnelles lo

    cales pour les détecteurs d’ondes gravitationnelles.3) Utilisation des données de Virgo pour la géophysique.

     

     

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    J. Harms, J.-P. Ampuero, M. Barsuglia, E.Chassande-Mottin, J.-P. Montagner, S. N. Somala and B. F.Whiting,
    Transient gravity perturbations induced by earthquake rupture,
    Geophys. Journal International (2015) 201, 1416-1425

    Jean-Paul Montagner , Matteo Barsuglia , Kévin Juhel , Jean-Paul Ampuero, Eric Chassande-Mottin, Jan Harms, Bernard Whiting, Pascal Bernard, Eric Clévédé, Philippe Lognonné
    Prompt gravity signal due to the 2011 Tohoku-oki earthquake
    Nature Communications, 2016, DOI: 10.1038/ncomms13349

    Vallée et al.,
    Observation and modeling of the elasto-gravity signal preceeding the direct seismic waves,
    Science 358, 1164–1168 (2017)

    D.Fiorucci et al., 
    Impact of infrasound atmospheric noise on gravity detectors used for astrophysical and geophysical applications

     Physical Review D., January 2018, DOI: 10.1103/PhysRevD.97.062003

     

 

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