Cristal collectif 2022 : les miroirs parfaits de la recherche d'ondes gravitationnelles

Les miroirs réalisés au sein du Laboratoire des matériaux avancés (LMA), de l'Institut de physique des 2 infinis de Lyon, équipent les interféromètres du monde entier qui traquent les infimes tremblements de l'Univers : les ondes gravitationnelles. Depuis près de 20 ans, les ingénieurs et les techniciens du LMA sont parvenus à les doter de performances optiques frôlant la perfection.

Le Laboratoire des matériaux avancés, plateforme nationale de l'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS (IN2P3), spécialisé dans la réalisation et la caractérisation de couches minces, a opéré le traitement de surface des principaux miroirs de tous les interféromètres gravitationnels terrestres, en particulier ceux de Virgo en Italie et de LIGO aux États-Unis. Ces miroirs, « les plus parfaits au monde », fabriqués dans le matériau le plus pur, réfléchissent la quasi-totalité de la lumière incidente (99,9999%) grâce à un dépôt de matière à la surface que seul le laboratoire est capable de réaliser. Cet empilement de fines couches de 6 micromètres d'épaisseur, les dote de performances optiques ultimes en termes d'absorption, de diffusion et de planéité. Le facteur le plus déterminant de la sensibilité des interféromètres, et donc de la détection des ondes gravitationnelles, est la qualité de ces couches réalisées par la grande machine de dépôt du LMA, conçue, assemblée, intégrée et mise au point par les ingénieurs et techniciens de l'équipe. Les performances uniques de ces miroirs ont d'ailleurs été récompensées par la première détection des ondes gravitationnelles en 2015, prédites en 1916 par la relativité générale d'Einstein. Au total, 10 miroirs de deuxième génération pour le détecteur d'ondes gravitationnelles Advanced Virgo, et 20 miroirs pour les deux détecteurs américains d'Advanced LIGO, ont été réalisés avec succès par les ingénieurs et techniciens du LMA. Le laboratoire prépare maintenant les autres défis à venir avec le traitement des miroirs de 100 kg pour les prochaines prises de données des interféromètres Virgo et LIGO, ouvrant ainsi une nouvelle fenêtre sur la compréhension de notre Univers.