NARRATEUR: Durant des lustres, nous avons scruté
les ténèbres pour lire d’éventuels messages
inscrits dans le ciel nocturne.
Depuis que Galilée a tourné un télescope vers le ciel,
les astronomes ont alors pu étudié planètes, étoiles
et galaxies lointaines.
Mais le cosmos nous cache bien encore des mystères,
pour lesquels les outils traditionnels ne peuvent apporter de réponse.
Il faut quelque chose de complètement différent pour cela...
une sorte d'observatoire révolutionnaire:
il ne s'agit pas d'un télescope,
c'est quelque chose de beaucoup plus radical...
conçu pour détecter un signal si faible,
qu’il n’a jamais pu être encore mesuré directement.
C’est ce que compte nous révéler le projet americain connu sous le nom de LIGO, projet qui a demandé 20 années d’étude-projets,
et une douzaine d'autres de construction,
et l’on se retrouve aujourd’hui,
au moment où LIGO commence la chasse
à un nouveau type de message cosmique.
WEISS: Commençons l’interview.
NARRATEUR: Le professeur Ray Weiss a rêvé
ce moment depuis des dizaines d’années.
Weiss et ses collègues étaient longtemps convaincus
qu’il y avait une autre façon d’étudier l’univers
au-delà des téléscopes traditionnels.
WEISS: Lorsque vous commencez à observer l’univers différemment,
ce dernier qui paraissait
si parfait et joli pendant la nuit, si placide et
qui vous rendait tellement heureux de vous sentir en paix avec le monde,
vous révèle - si vous cherchez un peu mieux – qu’en réalité
tout est en désordre.
NARRATEUR: Chaos – de la violente collision
d’étoiles à neutrons
jusqu’ à l’explosion d’une supernova.
Weiss estime que ces évènements cataclysmiques
laissent des traces sur la nature fondamentale
de la matière et de l’énergie,
et même sur les origines du temps et de l’espace.
Ce sont ces indices que LIGO mesure.
On les appelle des ondes gravitationnelles,
ce dernier terme ayant un sens différent de la gravité
que l’on connait bien.
C’était en effet Newton et sa pomme qui avait définit en premier la gravité,
la force qui tire le fruit vers le sol,
la force qui tire la Terre en orbite autour du soleil
et l’y retient.
Mais Albert Einstein a redéfinit tout cela dans sa fameuse
Théorie de la Relativité Générale.
La gravité, dit-il, n’est pas l’attraction des objets
tout comme les étoiles et les planètes.
Il s’agit d’une distorsion de l’espace et du temps,
ce qu’Einstein a appelé «l’espace-temps».
WEINSTEIN: La relativité générale nous dit que
l’espace n’est pas une simple arène tout plate dans laquelle la matière
et l’énergie jouent, mais il peut lui-même être dynamique.
Il peut changer de forme et se courber.
NARRATEUR: D’après Einstein, l’espace-temps est comme un tissu
et ce qu’on appelle la gravité est la déformation de ce tissu par
un objet massif comme une étoile.
Une planète orbite autour d’une étoile quand elle est prise
dans cet espace déformé
comme une bille dans une roulette.
GONZALEZ: Donc ce n’est pas qu’il y a une force entre eux.
C’est que l’espace où ils vivent
créera des trous,
et chacun tombera dans le trou de l’autre.
NARRATEUR: C’est une idée étonnante
qui a conduit Einstein a prédir
que lorsqu’un objet entre en collision avec un autre objet massif,
ce dernier change sa vitesse ou sa direction,
il produit alors des ondes dans le tissu de l’espace-temps:
des ondes gravitationnelles.
Comme des ondulations sur un étang, ces ondes se propagent vers l’extérieur,
et portent des informations sur l’évènement
qui les a créés.
Se propageant à la vitesse de la lumière, ils sont les ultime
messagers cosmiques; les émissaires d’Einstein.
WEISS: Les ondes gravitationnelles peuvent tout pénétrer,
elles vont tout droit à travers n’importe quoi.
L’univers est totalement transparent aux ondes gravitationnelles.
Maintenant, imaginez un seul instant un tel phenomene.
Ça veut dire que si vous aviez l’opportunité de détecter une onde gravitationnelle,
rien ne l’aura perturbée,
et vous aurez donc reçu à l’arrivée exactement la même information imprimée à son origine.
NARRATEUR: Des scientifiques- dans l’effort de simuler ces ondes-
se sont aperçus de la violence de tels évènements,
qui peuvent se révéler immensément puissants.
Une onde de passage portera les objets
qui se trouvent sur son passage à s’allonger et se rétrécir,
encore et encore.
WEISS: Si vous êtes dans un lieu où les ondes de gravité
sont très fortes, comme tout prêt d’un trou noir,
elles peuvent vous déchirer.
Elles vous allongeront dans une direction,
et vous écraseront dans l’autre.
C’est un euphémisme de dire que vous seriez alors très contrarié par le passage d’une onde gravitationnelle forte.
NARRATEUR: Mais, cependant quand elles nous atteignent, elles sont
loin d’être aussi fortes.
THORNE: Tout comme une vague sur un étang,
les ondes deviennent de plus en plus faibles au fur et à mesure qu’elles se propagent,
il en est de même pour les ondes gravitationnelles, ce qui explique pourquoi elles sont si faibles
au moment où elles atteignent la Terre.
NARRATEUR: Mais quelle est l’amplitude de cette déformation?
Apres avoir traversé l’univers, une onde moyenne
allongerait une règle d’environ un mètre, d’une fraction
de la largeur d’un atome.
WEISS: C’est un chiffre qui est si petit,
que quand Einstein l’a vu dans un de ses articles paru en 1916, il aurait dit:
«Oh! ce chiffre est trop petit pour être utilisé.
Personne ne pourra mesurer une telle grandeur».
NARRATEUR: L’idée était si phénoménale, qu’elle a pris plus de 40 ans
avant qu’un scientifique ait décidé d’essayer de la mesurer.
Son nom est Joseph Weber.
Weber a développé la première réelle expérience pour détecter
des ondes gravitationnelles par le biais d’un cylindre vibrant.
Une idée intelligente, et bien que le détecteur de Weber
n’était pas suffisamment sensible pour mesurer des ondes gravitationnelles,
l’expérience aura quand même eu le mérite d’attirer et de motiver plusieurs autres scientifiques.
Rai Weiss, un jeune professeur à l’époque,
pensait lui qu’il avait une meilleure façon pour les detecter,
l’idée de Weiss se concentrant sur la manière dont une onde
déforme le tissu de l’espace.
WEISS: C’est en effet ce que subit l’espace:
il s’étire dans une direction, et se raccourcit dans l’autre.
Plus précisemment, il s’allonge dans la direction verticale, et se raccourcit dans l’horizontal.
Voici une onde gravitationnelle ayant une certaine fréquence.
La fréquence est d’environ un cycle par seconde.
C’est ça qu’elle provoque.
NARRATEUR: Pour mesurer ces déformations,
Rai s’est orienté sur un appareil appelé interféromètre.
Un faisceau laser est divisé en deux rayons identiques
qui sont alors envoyés le long de deux tubes perpendiculaires
ayant la même longueur.
Les deux rayons, une fois arrivés au bout de tubes,
sont renvoyés à leur point de départ où ils se recombinent
pour s’annuler l’un l’autre.
WEISS: En les additionant en effet,
vous n’obtiendrez rien, ou plutot zéro, un gros zéro.
Le photodétecteur ne détecte donc pas de lumière.
NARRATEUR: Mais quand une onde gravitationnelle se présente, elle déforme
l’espace et change la distance entre les miroirs.
Un bras devient un peu plus long,
l’autre un peu plus court.
Un instant plus tard, c’est le contraire.
C’ est un va-et-vient d’étirements et de compressions
qui se répète jusqu’à ce que l’onde soit passée.
Associé à ce changement de distance, se produit un changement d’alignement
des crêtes et creux des deux ondes lumineuses qui reviennent des deux bras:
ces crêtes et creux ne s’annulent
alors plus lorsqu’on les recombine.
Maintenant, un peu de lumière peut atteindre le détecteur avec l’intensité
qui varie suivant la variation de distance entre les miroirs.
Mesurez cette intensité, et vous pourrez alors mesurer
les ondes gravitationnelles.
WEISS: La lumière prend plus de temps ici
qu’il l’a fait dans ces bras.
Maintenant il prend moins de temps,
et les rayons ne s’annulent pas si joliment.
Et c’est en fait ça toute l’idée.
NARRATEUR: En 1990,
les laboratoires ont commencé à fleurir à travers le monde,
avec le but de trouver la meilleure
façon pour mesurer ces minuscules ondes gravitationnelles
avec un interféromètre.
MAVALVALA: J’imagine que ça fonctionne mieux.
MCGUIRE: C’est un grand défi.
Dans un sens il s’agit d’une expérience
à haut risque.
Oh, mais le gain est énorme
et c’est ça qui vous motive vraiment.
NARRATEUR: Maintenant, dans les laboratoires jumeaux situés dans le cœur de Louisiane,
et dans le désert de l’Etat de Washington,
des équipes de scientifiques et des ingénieurs
ont entrepris un des grands défis technologiques
de ce nouveau siècle.
GONZALEZ: Nous sommes en train de mesurer des distances qui sont
infinitésimales.
Et dire que d’aussi petits effets viennent de ces grandes masses lointaines,
des trous noirs, des étoiles à neutrons.
Et plus généralement nous allons pouvoir voir ce qui se passe
dans l’univers par la mesure de ces petites choses.
NARRATEUR: On l’appelle LIGO,
acronyme de «Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory».
Chaque laboratoire de LIGO est une version réelle de l’interféromètre
que Weiss a imaginé, il est constituer de deux bras s’étendant
sur 4 km chacun.
La longueur est un élément clef, car ces minuscules allongements
et compressions augmentent en proportion de la longueur
des bras de l’interféromètre.
Plus il sont longs, plus le mouvement des miroirs sera amplifié
et plus facile sera la détection.
Un autre élément essentiel c’est d’avoir une technologie optique et laser dernier cri:
miroirs polis avec une précision jamais atteinte auparavant,
des lasers puissants et les plus stables au monde.
LIGO est l’œuvre de centaines de scientifiques, ingénieurs
et étudiants. «La LIGO Scientific Collaboration»
est située dans les laboratoires de dizaines d’universités
à travers le monde.
Son objectif est de mesurer le mouvement des miroirs
jusqu’à un millième du diamètre d’un proton.
WEINSTEIN: C’est quelque chose que personne n’a jamais fait auparavant.
C’est quelque chose qui nécessite une percée des limites
de l’actuelle technologie, et ce, à tout azimut,
et quand vous essayez de mesurer quelque chose
encore mieux qu’auparavant vous êtes alors limiter par le bruit.
[Siren]
[Coup de sifflet]
NARRATEUR: Ce que les physiciens appellent bruit c’est une vaste quantité de vibrations
et autres perturbations qui peut faire trembler les miroirs
et donc gâcher les données.
Bienvenue dans le monde moderne.
Les scientifiques de LIGO ont toujours su qu’il était nécessaire d’isoler le signal
de l’onde gravitationnelle
du bruit sur la Terre.
C’est un défi: c’est comme si l’on essayait d’entendre une mélodie
au milieu d’une ville animée.
Vous devez savoir ce que vous êtes entrain d’écouter,
et vous devez le séparer de tous les bruits ambiants:
ce n’est pas facile.
Les laboratoires de LIGO ont été construits dans des zones rurales,
mais leurs instruments sont incroyablement sensibles.
Si un arbre tombe dans la foret, ils l’entendent.
Le site en Louisiane est entouré par l’exploitation forestière,
mais ce n’est que le début.
Même des vagues situées à des milliers de kilomètres peuvent affecter
les instruments de LIGO.
Puis il y a aussi les tremblements de terre, les tempêtes, les volcans.
La planète entière tremble.
MAVALVALA: Tout le reste de notre planète est donc en train de bouger:
les miroirs plus que les ondes gravitationnelles.
Le grand défi est comment peut-on maintenir les miroirs immobiles
en opposant tous ces autres forces externes agissant sur eux,
de maniere à ce qu’ils bougent uniquement
au passage d’une onde gravitationnelle.
NARRATEUR: La réponse commence avec l’une des plus grandes
enceintes à vide jamais créée.
Un faisceau laser peut traverser les bras de LIGO sans
les effets de distorsion de l’air et peut donc rester stable durant
les va-et-vients dûs aux rebondissements sur les miroirs.
Les miroirs eux-mêmes sont dotés d’un système de suspension
qui coupe le bruit externe par un facteur 10 milliards.
Des ressorts et des poids absorbent les mouvements du sol.
Les vibrations sont encore réduites
par des ficelles qui suspendent les miroirs.
Si des vibrations subsistent, une série
de minuscules aimants pousse alors les miroirs,
pour s’opposer exactement à celles-ci.
Le but ultime c’est d’approcher les limites de la mesure
jusqu'a ce que les lignes droites
d'une règle deviennent flous
comme les lois quantiques prédit
Même avec le bruit réduit au minimum,
LIGO doit toujours être capable de discerner si le signal reçu
est vraiment une onde gravitationnelle.
C’est une des raisons pour lesquelles deux laboratoires identiques ont été construits,
séparés par plus de 3000 kilomètres.
Si les deux laboratoires reçoivent le même signal,
il y a beaucoup de chance que ce ne soit pas le bruit de la Terre,
mais que ce soit belle et bien une onde gravitationnelle qui vient de l’espace.
Une fois détectées, ces ondes seraient
électroniquement converties en sons,
des sons que vous pouvez entendre.
Imaginez: capter les étoiles à neutrons dans l’acte de fusion.
WEISS: Ils font ce pépiement merveilleux.
Il s’agit d’un pépiement cosmique.
GONZALEZ: Ce serait quelque chose comme Oooooowarp!!
WEISS: plutot Mmmmump, comme ça. oui, Mmmmump.
[Sifflets]
THORNE: Et cette combinaison d’observations
que nous faisons en collaboration avec des simulations numériques,
je pense que ca va révolutionner notre compréhension
de la relativité générale et de ses conséquences.
NARRATEUR: Si l’équipe peut traquer ces explosions titanesques,
elle peut aussi approcher la plus grande explosion.
LIGO détient ce potentiel incroyable, de retrouver le début,
les premiers moments de l’espace
et du temps, le Big Bang.
WEISS: L’on retournerait à
l’instant de la Création.
Imaginez une telle idée.
Même si personne ne peut nous garantir
que l’on peut voir quelque chose,
les ondes gravitationnelles sont la seule manière
pour obtenir des informations remontant à cette époque.
Cette idee est à elle seule une justification pour faire tout ce que
l’on peut pour les détecter.
NARRATEUR: L’espoir est que cette nouvelle science pousse la physique
au-delà de la grande théorie d’Einstein et qu’elle puisse peut-être un jour
produire des découvertes sur l’espace et le temps aussi fondamentales
que la découverte de l’atome.
MCGUIRE: La plupart des choses que nous connaissons sur l’univers dérive
du rayonnement électromagnétique.
LIGO est important comme projet scientifique car il va éventuellement
ouvrir une nouvelle fenêtre sur l’univers.
NARRATEUR: Pendant que la recherche sur les ondes gravitationelles commence,
LIGO inspirent des enfants et des adultes de même.
Ces astronomes deviennent
une réelle partie de l'action.
GARÇON: Oh, trop cool!
NARRATEUR: C’est parce que l’équipe de LIGO a des besoins énormes en puissance de calcul,
qu’il se tourne vers chacune maison dotée d’un ordinateur à travers tout le pays
pour les rassembler dans un vaste réseau.
Quiconque veut aider LIGO peut se joindre à la recherche
d’ondes gravitationnelles par le biais d’un projet
denommé Einstein@Home.
GARÇON: Les ondes gravitationnelles sont des grondements dans l’espace:
c’est ce qu’ils recherchent.
Ils font tout pour en chercher.
NARRATEUR: De ces mêmes chercheurs pourrait déboucher la prochaine génération
d’explorateurs d’ondes gravitationnelles.
BLACK: J’espère ne jamais cesser de toujour penser à faire un pas en arrière pour contempler
la grande image en disant, «au lieu de me concentrer exclusivement
sur cette pièce électronique, je suis en train d’essayer
de détecter des ondes gravitationnelles.»
Et c’est quelque chose que, quand on s’arrête
pour y réfléchir un instant, il y a un certain moment d’émerveillement.
Vous vous dites, « Qu’est-ce que je fais ici?
C’est incroyable.»
THORNE: Je pense que c’est une caractéristique à de nombreux scientifiques.
Ce sont des gens qui n’ont jamais perdu
leur émerveillement enfantin de l’univers, et ils sont toujours
guidés par lui.
[Sirène]
NARRATEUR: LIGO est maintenant en train de filtrer
le bruit et de capter la symphonie de l’espace-temps...
[Klaxons]
NARRATEUR: Pour capter la mélodie dans la cacophonie,
cette même mélodie qui fait écho à travers l’univers.
WEINSTEIN: Et nous sommes maintenant sur le point d’être capable
d’écouter la musique jouée sur le tissu de l’univers:
ce que l’on pourrait appeler la symphonie d’Einstein.
C’est ce à quoi LIGO et ses projet-sœurs se dédient.
[Musique classique]
NARRATEUR: L’histoire a montré que les grandes découvertes scientifiques
se produisent généralement lorsque des instruments révolutionnaires
peuvent fournir de nouveaux moyens d’explorer l’univers.
LIGO nous donne un regard nouveau,
une nouvelle façon de découvrir
les mystères de l’univers: les plus profonds.
Aujourd’hui, LIGO est au plus près de la découverte.
Un rêve qui aura duré des décennies, pourrait être demain une réalité.
Une nouvelle branche de la science vient de naitre,
un observatoire exceptionnel,
prêt à entendre la musique du cosmos
en écho depuis les confins de l’espace et du temps.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Vous l’avez. Vous devez faire votre queue. Oui, je vais essayer. J’essaie. Je ne peux pas voire la mienne. Ok, Ok. Non, non, non. C’est ici, sur ma pince. C’est court. Ok. Juste soulève comme ça. Parce que, vous voyez, si j’avais commis un erreur Oh, oui. Ok. Je vois ce que tu veux dire. Alors vous avez fait une – Si j’avais fait un prise de Terre, sa vous coutera cette poste, Ok ? Ok. Ok. Vous ne feriez pas cella, seriez-vous ? Bien sûr, je pourrais. Oh, oui. C’est facile.