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Ondes de choc

 

La chute des corps et avec elle toute la théorie de la gravitation a été complément bouleversée ces cent dernières années, notamment avec la théorie de la relativité générale....

 

 

 

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 >> Autres pages : gravitation (intro Galilée Newton) - la mécanique newtonienne - la relativité selon Einstein

                                   mécanique quantique - ondes de choc - théories - gravitation (conclusion)

 

 

  

 

>> Introduction

 

 
La chute des corps et avec elle toute la théorie de la gravitation a été complément bouleversée ces cent dernières années, notamment avec la théorie de la relativité générale. On a par exemple découvert le probable existence d’ondes liées au phénomène de gravitation. Ces nouveaux éléments, sont très intéressants , surtout en ce qui concerne la cosmologie. Le but de ce TIPE est d’énumérer et d’expliquer les divers moyens possibles pour détecter les ondes gravitationnelles.

 

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>> Quelques notions théoriques

 

 
Tout objet matériel crée autour de lui un champ de gravitation. D’après la théorie de la relativité d’Einstein, la présence de masse produit une courbure de l’espace temps dans son voisinage. Pour mieux comprendre cette géométrisation de l’espace-temps, ainsi que les phénomènes ondulatoires, considérons le schéma suivant:

 

géometrisation de l'espace-temps

 

Cette étoile va déformer l’espace-temps autour d’elle, comme une balle sur un drap ’on considère une étoile à une distance d de la terre, de par sa masse, tendu. Si la terre est suffisamment proche elle sera dans son champ d’attraction gravitationnel. Comme une bille qui glisserait dans le creux provoqué par la balle.

 
Un petit déplacement de l’étoile provoque donc un changement du champ gravitationnel. La propagation de ce changement n’étant pas instantanée, on aura comme une onde de choc se propageant dans l’espace. C’est cette onde que l’on nomme onde gravitationnelle.


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>> Caractéristique d'une telle onde

 

 
L’onde se propage à la vitesse de la lumière et a une fréquence pouvant aller de quelques Hz à 104 Hz. Son amplitude h est de l’ordre de 10-18 à 10-23. Une onde gravitationnelle déforme localement l’espace-temps et modifie ainsi les distance relative entre deux masses test.

 

effet du passage d'une onde

 

Les équations d’Einstein, analogues aux équations de Maxwell pour la Gravitation, nous donnent après calcul la relation : DL/L = h, où h est l’amplitude de l’onde et DL/L est la variation de distances relatives entre deux masses.

 
C’est cette équation qui a permis de trouver deux moyens de mesurer une onde gravitationnelle :

 

  • Mesurer les variations de longueur d’un objet massif qui devrait se mettre à vibrer au passage d’une onde gravitationnelle.
  • Mesurer les écarts de distance entre deux masses test, méthode qui conduit à une mesure interférométrique. 

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