MIGA (Matter wave - laser based Interferometer Gravitation Antenna ou antenne MIGA) est une infrastructure en cours de construction pour l'observation du champ gravitationnel de la Terre par la mesure des déformations de l'espace-temps et de la gravitation. Cette infrastructure utilise une nouvelle approche pour la mesure de ces phénomènes (variation locale de la gravité, modification de l’espace-temps), sur la base de l’interférométrie atomique et les atomes froids.
Objectifs
Réalisation d’un interféromètre de très grande taille pour détecter les ondes gravitationnelles
Résumé et premiers résultats
Le projet MIGA a été sélectionné comme EQUIPEX en décembre 2011. Il s’agit d’un financement spécifique attribué dans le cadre du programme « Investissements d’avenir » du Ministère en charge de la Recherche de l’État français. Ce projet, coordonné par le laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences de l’Institut d’Optique à Bordeaux (LP2N), implique 15 laboratoires de recherché en France et 3 industriels, tous experts en physique atomique, optique, géophysique, hydrologie ou instrumentation. Cet équipement sera installé dans le Laboratoire souterrain à bas bruit (LSBB) situé à Rustrel (Vaucluse, France.
Cet équipement permettra d’étudier, avec une nouvelle approche, les fluctuations de gravité et les mesures de déformations de l’espace par les ondes gravitationnelles dans une gamme de fréquences du hertz au millihertz et avec une précision inégalée. Il porte donc à la fois sur des problématiques de géophysique et de physique fondamentale. MIGA constitue une étape sans précédent dans la compréhension des phénomènes géophysiques et permettra à terme d'améliorer les détecteurs d'ondes gravitationnelles. Les résultats de recherche trouveront également des applications pour la surveillance de l'environnement en améliorant les prédictions des aléas sismiques.
L’antenne MIGA est constituée d’une chaîne de trois interféromètres atomiques distribués le long d’un unique chemin optique de 250 m. Le faisceau laser utilisé pour réaliser l’impulsion laser de l’interféromètre à onde de matière est également asservi sur une cavité résonnante. Chaque interféromètre atomique mesure l’accélération locale ressentie par les atomes par rapport à la cavité miroir. Une mesure différentielle entre les interféromètres atomiques permet de s’affranchir de la contribution des miroirs dans les mesures de gradient de gravité, courbure de gravité ou d’autres mesures de plus hauts moments.
Le LNE-SYRTE intervient dans ce projet, piloté par le LP2N (Bordeaux), pour concevoir et réaliser les trois interféromètres atomiques, exploiter les résultats et mesurer la gravité locale et les vibrations du site de Rustrel.
Publications et communications
RIOU I., MIELEC N., LEFÈVRE G., PREVEDELLI M., LANDRAGIN A., BOUYER P., BERTOLDI A., GEIGER R. et CANUEL B., “A marginally stable optical resonator for enhanced atom interferometry”, J. Phys. B Atomic Molecular and Optical Physics, 50, 2017, 155002.
SAVOIE D., ALTORIO M., FANG B., DUTTA I., VENON B., GARRIDO ALZAR C.L., GEIGER R. et LANDRAGIN A., “High-sensitivity cold-atom gyroscope with real-time vibration compensation”, EFTF-IFCS joint meeting 2017, Besançon, France, 10-13 juillet 2017.
SAVOIE D., ALTORIO M., FANG B., DUTTA I., VENON B., GARRIDO ALZAR C.L., GEIGER R. et LANDRAGIN A., “Continuous cold atom gyroscope with 1 nrad·s-1 rotation stability”, 24e Congrès général de la SFP, Orsay, France, 3-7 juillet 2017.
SAPAM R., MIELEC N., RIOU I., CANUEL B., HOLLEVILLE D., FANG B., LANDRAGIN A. et GEIGER R., “A Large Mode Optical Resonator for Enhanced Atom Interferometry”, European Frequency and Time Forum and International Frequency Control Symposium (EFTF-IFCS), Besancon, France, 10-13 juillet 2017.
GEIGER R., “Future gravitational wave detectors based on atom interferometry. An overview of gravitational waves theory, sources and detection”, World Scientific. 2017, Éditeur scientifique : Gerard Auger (Université Paris Diderot ó Paris 7, France), Eric Plagnol (Université Paris Diderot ó Paris 7, France).
CANUEL B., PELISSON S., AMAND L., BERTOLDI A., CORMIER E., FANG B., GAFFET S., GEIGER R., HARMS J., HOLLEVILLE D., LANDRAGIN A., LEFÈVRE G., LHERMITE J., MIELEC N., PREVEDELLI M., RIOU I. et BOUYER P., “MIGA : Combining laser and matter wave interferometry for mass distribution monitoring and advanced geodesy”, Proceedings of SPIE Photonics Europe conference, Brussels, Belgium, 3-7 avril 2016.
CHAIBI W., GEIGER R., CANUEL B., BERTOLDI A., LANDRAGIN A. et BOUYER P., “LOW FREQUENCY gravitational wave detection with ground-based atom interferometer arrays”, Phys. Rev. D, 93, 2016, 021101.
Impacts scientifiques et industriels
- Avancées dans les recherches en interférométrie atomique,
- Détection des ondes gravitationnelles,
- Meilleure prédiction des séismes sur Terre.
Partenaires
- LP2N,
- LSBB,
- ARTEMIS,
- CELIA,
- LKB,
- APC,
- GEOAZUR,
- GSRC,
- EMMAH,
- IPRA,
- IDES,
- LEAT,
- Geosciences Montpellier,
- IPGS,
- ALPHANOV,
- MUQUANS,
- SOLETANCHE BACHY TUNNELS