Le projet VIRGO, auquel participent 11 laboratoires français et italiens, est une expérience de physique fondamentale qui a pour objectif la détection, l'étude et l'observation des ondes gravitationnelles. Ces ondes, prévues par la théorie de la relativité générale d'Einstein, constituent l'aspect dynamique de la force de gravitation. Elles se propagent en déformant l'espace-temps et modifient les distances, mais si faiblement qu'il n'a pas été possible de les observer jusqu'à ce jour. VIRGO se propose de relever ce défi en construisant un interféromètre géant de 3 km de longueur. Un faisceau laser est séparé en deux parties identiques disposées perpendiculairement et réfléchies par des miroirs. Le passage d'une onde gravitationnelle modifie la distance entre les miroirs et donc le temps de trajet des faisceaux. Les chercheurs pensent pouvoir mesurer cet écart, mais l'effet étant extrêmement petit, les contraintes de conception et de fabrication sont extrêmes. L'ensemble des miroirs et des faisceaux laser est placé sous ultra-vide et protégé de la moindre vibration par des suspensions qui doivent donner au système une immobilité absolue. Le LAPP (Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de physique des particules) a participé de façon déterminante à cette expérience réalisée dans le cadre d'une collaboration franco-italienne. Il a pris en charge la conception et la fabrication des enceintes à vide qui abritent les miroirs ainsi que l'ensemble du système de détection du signal provenant de l'interféromètre. Il a contribué d'autre part de façon importante à l'électronique et l'informatique de l'acquisition des données ainsi qu'au programme de simulation de l'expérience. Des images de synthèse expliquent le fonctionnement de l'interféromètre qui est installé en Italie, dans la plaine de l'Arno, près de Pise. La détection des ondes gravitationnelles, nouvelle fenêtre pour observer l'Univers, permettra l'observation d'objets très massifs ou de phénomènes très violents.GénériqueAuteur : Georges ROUSSI Réalisateurs : Serge GUYON et Georges ROUSSI Auteur scientifique : Benoit MOURS (LAPP, UMR CNRS, Annecy-le-Vieux) Production : LAPP et Université Paris XI-SCAVO Diffuseur : CNRS Images. www.cnrs.fr/cnrs-images/
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, cosmologie, espace-temps, gravitation, graviton, interféromètre, laser, onde électromagnétique, onde gravitationelle, physique des particules, physique fondamentale, rayonnement cosmique, relativité générale, système de détection, univers

C'est quoi la gravité ? : une conférence de Marc Magro, Maître de Conférences à l'ENS Lyon, présentée dans le cadre des conférences de Formaterre 2006 (INRP, ENS Lyon).
Mot(s) clés libre(s) : gravité, masse inertielle, masse gravitationnelle, relativité, relativité restreinte, relativité générale, espace-temps, courbure de l'espace-temps, transformations de Lorentz, transformations de Galilée, mécanique classique, ether, mécanique Newtonienne, gravité quantique, théorie des cordes, simultanéité, géométrie euclidienne

La théorie de la relativité générale, les modèles de trous noirs et les solutions cosmologiques de type " big-bang " qui en découlent, décrivent des espace-temps courbés par la gravitation, sans toutefois trancher sur certaines questions fondamentales quant à la nature de l'espace. Quelle est sa structure géométrique à grande et à petite échelle ? Est-il continu ou discontinu, fini ou infini, possède-t-il des " trous " ou des " poignées ", contient-il un seul feuillet ou plusieurs, est-il " lisse " ou " chiffonné " ? Des approches récentes et encore spéculatives, comme la gravité quantique, les théories multidimensionnelles et la topologie cosmique, ouvrent des perspectives inédites sur ces questions. Je détaillerai deux aspects particuliers de cette recherche. Le premier sera consacré aux trous noirs. Astres dont l'attraction est si intense que rien ne peut s'en échapper, les trous noirs sont le triomphe ultime de la gravitation sur la matière et sur la lumière. Je décrirai les distorsions spatio-temporelles engendrées par les trous noirs et leurs propriétés exotiques : extraction d'énergie, évaporation quantique, singularités, trous blancs et trous de ver, destin de la matière qui s'y engouffre, sites astronomiques où l'on pense les avoir débusqués. Le second aspect décrira les recherches récentes en topologie cosmique, où l'espace " chiffonné ", fini mais de topologie multiconnexe, donne l'illusion d'un espace déplié plus vaste, peuplé d'un grand nombre de galaxies fantômes. L'univers observable acquiert ainsi la forme d'un " cristal " dont seule une maille correspond à l'espace réel, les autres mailles étant des répliques distordues emplies de sources fantômes.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, cosmologie, courbure, espace, espace courbe, espace riemannien, espace-temps, forme de l'espace, géométrie différentielle, géométrie euclidienne, géométrie multidimensionnelle, gravitation, physique quantique, relativité générale, topologie

Notre cosmologie décrit l'univers (sa structure et son évolution) par les modèles de big-bang, en rupture par rapport aux conceptions des siècles et des millénaires passés, en opposition avec le mythe d'un univers éternellement identique à lui-même. Je montrerai le cheminement des idées et des résultats d'observations qui ont mené notre pensée vers ces modèles. Je détaillerai leurs fondements, principes et théories. Je montrerai comment les résultats actuels des observations, y compris les plus récents, y conduisent irrémédiablement. J'exposerai leurs principales caractéristiques, en soulignant ce qui les distingue des conceptions antérieures. J'indiquerai enfin quelques unes des voies de recherche actuelles à leur sujet.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, Big Bang, cosmologie, espace-temps, expansion de l'univers, fond diffus cosmologique, galaxie, physique quantique, recombinaison, relativité générale, univers

Le terme gravitation a une origine relativement récente puisqu'il date du XVIIIème siècle : il a été inventé pour désigner une théorie qui jetait un pont entre les phénomènes terrestres et célestes. Ce pont fut la physique de Newton pendant 250 ans, mais en 1916, ce pont s'est avéré un peu étroit pour canaliser les découvertes de la physique moderne. Il fut donc remplacé par un « Golden Gate Bridge » : la relativité générale d'Einstein.
Mot(s) clés libre(s) : Einstein, histoire de la physique, loi de la gravitation, Newton, onde gravitationnelle, pulsar binaire, relativité générale

Conférence du 1er juillet 2000 par Thibault Damour. La Théorie de la Relativité Générale, due à Einstein (1915), est une des théories fondamentales de la physique du vingtième siècle. On exposera les concepts de base de cette théorie : la conception de l'espace-temps comme une quantité dynamique, qui peut être "courbée" par la présence de matière ; et l'identification de cette "courbure" à la gravitation. On passera en revue ses vérifications expérimentales. Toutes les données expérimentales présentées confirment, avec un haut niveau de précision, la validité de cette théorie. Enfin, on évoquera le fait que les développements actuels de la physique fondamentale (problème d'une description unifiée dans le cadre de la théorie quantique confirment le rôle clef que joue la Relativité Générale dans la description de la réalité.
Mot(s) clés libre(s) : courbure de l'espace, Einstein, espace-temps élastique, expansion de l'Univers, masse-énergie, ondes gravitationnelles, relativité générale, théorie des cordes, théorie relativiste de la gravitation, trous noirs

Les sursauts gamma sont des phénomènes brefs mais très énergétiques observés dans le ciel avec une fréquence de l'ordre de un par jour, dans le domaine spectral des rayons gamma. Ils occupent une place importante dans le domaine de l'astrophysique des hautes énergies depuis que l'on sait qu'ils se produisent à des distances cosmologiques, ce qui en fait les explosions les plus énergétiques de l'Univers. On les associe à la naissance d'un trou noir suite à l'effondrement d'une étoile très massive ou la fusion de deux étoiles à neutrons. Un tel événement est suivi d'une éjection de matière à des vitesses proches de la lumière, qui conduit au phénomène très brillant observé. Les sursauts gamma sont donc des explosions d'étoiles observables jusqu'aux confins de l'Univers. Dans cette conférence, je raconterai l'histoire de la découverte des sursauts gamma et j'expliquerai comment leur distance phénoménale a pu être mesurée. Je décrirai ensuite la compréhension actuelle que nous avons de ces phénomènes, dans lesquels interviennent des conditions physiques particulièrement extrêmes, impossibles à reproduire au laboratoire. J'illustrerai aussi les liens des sursauts gamma avec d'autres champs de l'astrophysique (physique stellaire et cosmologie en particulier), avec les efforts instrumentaux actuels pour rechercher des « nouveaux messagers » (ondes gravitationnelles et neutrinos de haute énergie), et avec la physique fondamentale (utilisation des sursauts gamma comme tests de nouvelle physique).
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, rayon gamma, cosmologie, trou noir, relativité générale ; gravitation ; pulsars ; VIRGO ; LIGO ; étoiles à neutrons ; trous noirs ;, constantes ; cosmologie ; astrophysique ; Dirac ; modèles ; Univers

La physique et les mathématiques sont étroitement mêlées depuis toujours. Tantôt c'est la première qui conduit à développer les mathématiques impliquées par les lois de la nature, tantôt des structures mathématiques élaborées sans référence au monde extérieur se trouvent être précisément adaptées à la description de phénomènes découverts pourtant postérieurement. C'est là l'efficacité déraisonnable des mathématiques dans les sciences de la nature dont parlait Eugène Wigner. Jamais les interactions entre physique et mathématiques n'ont été plus intenses qu'à notre époque, jamais la description des phénomènes naturels n'a requis des mathématiques aussi savantes qu'aujourd'hui. Pourtant il est important de comprendre la différence de nature entre ces deux disciplines. La physique n'établit pas de théorèmes ; jusqu'à présent elle se contente de modèles dont les capacités à prédire, et la comparaison avec l'expérience établissent la validité, avec une économie dans la description et une précision parfois confondantes. Néanmoins nous savons que tous les modèles dont nous disposons actuellement, toutes les lois, ne sont que des descriptions "effectives" comme l'on dit aujourd'hui, c'est-à-dire adaptées aux échelles de temps, de distance, d'énergie avec lesquelles nous observons, mais dont nous savons de manière interne, avant même que des phénomènes nouveaux les aient invalidées, qu'elles sont inaptes à aller beaucoup plus loin. Y aura t-il une description définitive qui, tel un théorème, s'appliquerait sans limitations? Ce rêve d'une théorie ultime, où la physique rejoindrait les mathématiques, caressé par certains, laisse beaucoup d'autres sceptiques ; quoiqu'il en soit la question ne sera certainement pas tranchée rapidement.
Mot(s) clés libre(s) : chaos, électromagnétisme, force nucléaire, gravitation, histoire des sciences, mécanique quantique, modèle d'Ising, physique statistique, physique théorique, relativité générale, représentation du réel, système dynamique, théorie des cordes

L'équipe scientifique du satellite WMAP a annoncé récemment les résultats très attendus de leur cartographie des anisotropies du fond de rayonnement cosmologique. Les caractéristiques de ce fond confirment un modèle cosmologique minimal, dit "de concordance", qui rend compte d'un très grand nombre d'observations, mais qui n'en reste pas moins très surprenant. Ces résultats de WMAP confirment et affinent les résultats obtenus par les expériences précédentes. Dans ce modèle de concordance, la géométrie spatiale de l'Univers est plate, la densité est dominé à plus des deux tiers par un terme d'énergie noire", le reste étant pour l'essentiel sous forme de "matière noire", car la matière usuelle ne compte que pour quelques pour cent du tout... L'explication de ses résultats sont à la fois un défi pour la physique théorique contemporaine, et une chance, qui permet d'envisager le dépassement du cadre de pensée actuel. Au cours de cette présentation, j'évoquerai les raisons physiques qui justifient les analyses faites, et ferai un point critique de l'état de nos connaissances actuelles en les situant dans une perspective historique. Je conclurai par une illustration du type de résultats attendus au cours de la décennie à venir.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, Big Bang, cosmologie, expansion de l'univers, matière noire, rayonnement cosmique, relativité générale

L'équipe scientifique du satellite WMAP a annoncé récemment les résultats très attendus de leur cartographie des anisotropies du fond de rayonnement cosmologique. Les caractéristiques de ce fond confirment un modèle cosmologique minimal, dit "de concordance", qui rend compte d'un très grand nombre d'observations, mais qui n'en reste pas moins très surprenant. Ces résultats de WMAP confirment et affinent les résultats obtenus par les expériences précédentes. Dans ce modèle de concordance, la géométrie spatiale de l'Univers est plate, la densité est dominé à plus des deux tiers par un terme d'énergie noire", le reste étant pour l'essentiel sous forme de "matière noire", car la matière usuelle ne compte que pour quelques pour cent du tout... L'explication de ses résultats sont à la fois un défi pour la physique théorique contemporaine, et une chance, qui permet d'envisager le dépassement du cadre de pensée actuel. Au cours de cette présentation, j'évoquerai les raisons physiques qui justifient les analyses faites, et ferai un point critique de l'état de nos connaissances actuelles en les situant dans une perspective historique. Je conclurai par une illustration du type de résultats attendus au cours de la décennie à venir.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, cosmologie, rayonnement cosmique, relativité générale, big bang, expansion de l'univers, matière noire