<p>D&eacute;couvrez un dossier sp&eacute;cial "Ann&eacute;e de la physique" sur un projet de calcul partag&eacute; original.</p><ul><li>Lire le dossier <a href="http://www.futura-sciences.com/comprendre/d/dossier530-1.php" title="Einstein@home: partez &agrave; la recherche d'ondes gravitationnelles">Einstein@home: partez &agrave; la recherche d'ondes gravitationnelles !</a></li></ul>

Einstein@home

Année mondiale de la physique

Les dernières actualités de Futura

Les derniers dossiers de Futura

Les dernières définitions de Futura

Les dernières questions - réponses de Futura

Les dernières photos de Futura

Les derniers métiers de Futura

Les derniers livres de Futura

Les dernières vidéos de Futura

AMP2005 : Einstein@home: partez à la recherche d'ondes gravitationnelles !

Physique

Ondes gravitationnelles

Télécoms

Coriolis dégaine un forfait mobile 50 Go sans engagement à moins de 10€

Soldes d'hiver Amazon : le PC portable Honor MagicBook 14 UMA est à prix sacrifié

Profitez de 80 à 100 Go dès 9,99 € avec ce forfait sans engagement sur Orange et SFR

tuyaux arrosage extensibles - notre sélection

La physique est une science de la nature expérimentale qui étudie les phénomènes naturels et leurs évolutions. Elle établit des théories qui permettent de les modéliser et, de fait, de les prévoir.
Les théories établies par la physique s’appliquent dans des cadres bien définis.
La physique classique
La physique classique, par exemple, étudie le monde des solides, des liquides et des gaz. Elle nous apprend à concevoir des voitures ou à bâtir des immeubles. Elle repose sur des définitions anciennes de temps, d’espace, de matière et d’énergie. Elle peine toutefois à expliquer certains phénomènes observés dans la nature.
La physique quantique
La physique quantique prend alors le relais. Son domaine d’application, c’est le monde des particules et des champs de force. La physique quantique a permis des progrès dans la conception des lasers, entre autres. Elle introduit aussi de nouvelles définitions de la matière et de l’énergie.
La relativité générale
La relativité générale s’intéresse au monde macroscopique. C’est à la relativité générale que nous faisons appel, par exemple, pour traiter l’information utile au fonctionnement de nos GPS. Elle introduit de nouvelles définitions de l’espace et du temps.
Mécanique, optique, magnétisme, astrophysique…
Il existe d’autres façons de classer les disciplines de la physique en fonction des phénomènes qu’elle étudie. Ainsi, par exemple :
la mécanique s’intéresse au mouvement des corps ;l’optique s'intéresse à la lumière et à ses propriétés ;le magnétisme s'intéresse aux champs magnétiques et aux forces qu’ils engendrent ;l'astrophysique concerne l'étude des propriétés des objets de l'univers.
Les physiciens célèbres
Parmi les physiciens célèbres, citons notamment :
Archimède ;Galilée ;Evangelista Torricelli ;Blaise Pascal ;Isaac Newton ;Daniel Gabriel Fahrenheit ;André-Marie Ampère ;Léon Foucault ;Max Planck ;Pierre et Marie Curie ;Albert Einstein ;Erwin Schrödinger ;Werner Heisenberg ;Georges Charpak ;Hubert Reeves ;Stephen Hawking.

La relativité générale est d'abord une généralisation aux référentiels accélérés des principes de la théorie de la relativité restreinte.
Elle apporte cependant de plus une nouvelle conception de l'espace et du temps, dans laquelle la gravitation devient une propriété géométrique de l'espace-temps (qui possède une structure d'espace riemannien). En d'autres termes, la géométrie de l'espace-temps dépend de la distribution des masses et, du fait de l'équivalence masse-énergie, des flux d'énergie.
Les premières tests expérimentaux de la relativité générale datent du début des années 1920 (courbure des rayons lumineux par un champ de gravitation testée près du Soleil, précession du périhélie de Mercure), mais la théorie a passé aujourd'hui de nombreux autres tests avec succès, l'un des plus précis étant la preuve de l'existence des ondes gravitationnelles (prévues par la relativité générale) grâce à l'observation minutieuse de l'évolution d'un pulsar binaire par Taylor et Hulse (Prix Nobel 1993).
Parmi les conséquences les plus célèbres de la relativité générale, on peut citer l'existence des trous noirs (cf les travaux de Schwarzschild) l'expansion de l'Univers, etc, l'application de cette théorie à l'astrophysique et à la cosmologie s'étant avérée particulièrement fructueuse.

Relativité générale

Les ondes gravitationnelles sont des ondes se propageant dans le tissu élastique de l’espace-temps dont les déformations et la courbure sont gouvernées par les équations de la relativité générale.
Elles se propagent à la vitesse de la lumière en transportant de l'énergie. On peut les comparer à des déformations dans une sorte de gelée ou à la propagation des ondes à la surface de l’eau lorsqu’on y jette un caillou.
Les ondes gravitationnelles et la prédiction d'Albert Einstein
Ces ondes ont été prédites et décrites théoriquement par Albert Einstein de 1916 à 1918 par analogie avec l’émission et la propagation des ondes lumineuses dans un champ électromagnétique lorsque l’on agite une charge.
Un phénomène similaire devait se produire dans le champ de gravitation constitué par la courbure de l’espace-temps lorsque certaines configurations de masses sont animées de certains mouvements. Tout comme les ondes électromagnétiques, les ondes gravitationnelles transportent de l’énergie, de la quantité de mouvement et du moment cinétique.
On a commencé à penser sérieusement à partir des années 1960 qu’il devait être possible de développer une astronomie gravitationnelle très prometteuse car les ondes gravitationnelles sont très pénétrantes et elles peuvent nous renseigner sur des phénomènes astrophysiques extrêmes que l'on trouve associés à des astres compacts comme les étoiles à neutrons et les trous noirs mais aussi le Big Bang.
Les projets Ligo et Virgo
La découverte en 1974 d’un premier pulsar binaire par Russell Hulse et Joseph Taylor (prix Nobel 1993) a permis de démontrer indirectement l’existence de ces ondes mais il restait à construire des instruments capables de les détecter directement. C’est ainsi que sont nés les projets Ligo, aux États-Unis, et Virgo en Europe.
Des explications très complètes sur ce que sont les ondes gravitationnelles, comment on les chasse et ce qu’elles peuvent nous révéler sur l’univers sont disponibles dans plusieurs billets que Jean-Pierre Luminet a consacré à ce sujet sur son blog chez Futura-Sciences :
La « lumière gravitationnelle » (1/4) : principes de base ;La « lumière gravitationnelle » (2/4) : de la barre à l’interféromètre ;La « lumière gravitationnelle » (3/4) : l'évènement GW150914.
La détection des ondes gravitationnelles
Une nouvelle ère très prometteuse pour l’astronomie s’est ouverte le 14 septembre 2015, à 11 h 51, heure de Paris (9 h 51 TU), lorsque les deux interféromètres construits aux États-Unis et qui constituent le Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (Ligo), ont bel et bien détecté directement le passage d’une onde gravitationnelle correspondant à la fusion de deux trous noirs de masses stellaires.
Les deux astres compacts qui sont entrés en collision avant de ne plus faire qu’un seul trou noir contenaient respectivement 29 et 36 masses solaires, selon les analyses du signal observé. Bien qu’il n’ait pas été possible de situer précisément la région de la voûte céleste où s’est produit cet événement cataclysmique, on sait déjà qu’elle se trouve dans l’hémisphère sud. On sait aussi que la collision s’est produite à environ 1,3 milliard d’années-lumière de la Voie lactée.
La découverte des ondes gravitationnelles expliquée en une minute. © Ligo
Le grand spécialiste des ondes gravitationnelles Kip Thorne, qui occupe la chaire Richard P. Feynman, de professeur de physique théorique émérite à Caltech, a déclaré que le phénomène, qui a converti l’équivalent de trois masses solaires en « lumière gravitationnelle » était, dans cette forme de rayonnement liée aux vibrations du tissu de l’espace-temps, 50 fois plus lumineux que l’ensemble des étoiles de l’univers observable.
C’est un formidable succès pour Kip Thorne qui, avec ses collègues Rainer Weiss, professeur émérite de physique au Massachusetts Institute of Technology (MIT), et Ronald Drever, professeur de physique émérite à Caltech, a lancé l’impulsion qui a conduit au projet Ligo. Succès que les trois hommes partagent évidemment avec les très nombreux ingénieurs et physiciens qui sont embarqués depuis des décennies dans la conception et la construction des observatoires gravitationnels que sont Ligo aux États-Unis et Virgo en Europe, comme l'explique un communiqué du CNRS.
Les ondes gravitationnelles primordiales, ces ondes du Big Bang
Lors de la naissance de l'univers, l'espace-temps a dû vibrer et produire un fond d'ondes gravitationnelles aujourd'hui très faible et quasiment indétectable. Toutefois, une partie de ce fond a pu laisser des traces observables dans le rayonnement fossile du fait de la théorie de l'inflation – qui fait souvent intervenir au moins un champ scalaire analogue à celui du boson de Brout-Englert-Higgs (le terme d'« inflaton » est parfois utilisé pour le désigner).
Cette théorie se décline selon une grande variété de modèles faisant intervenir de la nouvelle physique issue de différentes théories au-delà du modèle standard. Ces théories sont presque toujours liées à des énergies que le LHC (Large Hadron Collider ou grand collisionneur de hadrons) ne peut pas sonder. Cependant, il existe tout de même plusieurs prédictions génériques de ces modèles.
La prédiction la plus caractéristique, peut-être, de la théorie de l’inflation concerne des fluctuations quantiques dans la structure même du tissu de l’espace-temps qu'elles font vibrer. Elles se présentent sous forme d’ondes gravitationnelles. Ces fluctuations sont d’ordinaire si faibles et si microscopiques qu’elles sont inobservables. Toutefois, lors de l’inflation, l’expansion de l’espace aurait agi comme un gigantesque zoom agrandissant ces fluctuations quantiques et rendant ces ondes gravitationnelles visibles dans le rayonnement fossile à grande échelle sur la voûte céleste. On peut alors démontrer leur occurrence sous la forme d’une polarisation bien spécifique. Il semble très difficile d’expliquer la présence de cette polarisation autrement qu’en faisant intervenir une phase de dilatation énorme de l’espace, seule à même de faire passer des fluctuations de l'espace-temps du monde de la microphysique à celui de la macrophysique. 
L'expérience Bicep2 a laissé penser un moment que l'on avait découvert cette polarisation sous la forme de ce que l'on appelle des modes B. Hélas, Planck a réfuté cette observation. On continue à traquer ces traces des ondes du Big Bang car leur découverte révolutionnerait la cosmologie et la physique.

Onde gravitationnelle

Physicien américain d'origine allemande, Albert Einstein a changé par sa théorie fondamentale de la relativité, la conception humaine du temps, de l'espace et de l'univers, bouleversant la pensée scientifique et philosophique."La Science sans la religion est boiteuse ; la religion sans la science est aveugle." Einstein a exposé un jour sa conviction personnelle en ces termes, puis il a précisé : "Une personne religieuse est croyante en ce sens qu'elle ne doute absolument pas de l'existence des finalités supra personnelles qui n'exigent ni n'admettent aucun fondement rationnel." Dans son existence, il n'a fait place ni aux prières ni à l'adoration. Pourtant il a été animé par la foi profonde, sans fondement rationnel, qu'il restait des lois de la Nature à découvrir. Il a consacré sa vie à leur découverte.Biographie d'Albert EinsteinAlbert Einstein est souvent cité comme l'un des scientifiques les plus influents du XXe siècle. Ses travaux continuent d'aider les astronomes à tout étudier, des ondes gravitationnelles à l'orbite de Mercure. L'équation du scientifique qui a contribué à expliquer la relativité spéciale E = mc² est célèbre même parmi ceux qui ne comprennent pas sa physique sous-jacente. Einstein est également connu pour sa théorie de la relativité générale (une explication de la gravité), et l'effet photoélectrique (qui explique le comportement des électrons dans certaines circonstances) ; ses travaux sur ce dernier lui ont valu un prix Nobel de physique en 1921.Einstein a également tenté en vain d'unifier toutes les forces de l'univers dans une seule théorie, ou une théorie de tout, sur laquelle il travaillait encore au moment de sa mort.Les premières années d'EinsteinEinstein est né le 14 mars 1879 à Ulm, en Allemagne, une ville qui compte aujourd'hui un peu plus de 120 000 habitants. Il y a une petite plaque commémorative à l'endroit où se trouvait sa maison (elle a été détruite pendant la Seconde Guerre mondiale). La famille a déménagé à Munich peu après sa naissance, puis en Italie lorsque son père a eu des problèmes pour gérer sa propre entreprise. Le père d'Einstein, Hermann, dirigeait une usine électrochimique et sa mère Pauline s'occupait d'Albert et de sa jeune sœur, Maria.Einstein écrira dans ses mémoires que deux "merveilles" ont profondément marqué ses premières années, selon Hans-Josef Küpper, un spécialiste d'Albert Einstein. Le jeune Einstein a rencontré sa première merveille, une boussole à l'âge de 5 ans : il était mystifié que des forces invisibles puissent dévier l'aiguille. Cela allait le conduire à une fascination de toute une vie pour les forces invisibles. La deuxième merveille est venue à l'âge de 12 ans, lorsqu'il a découvert un livre de géométrie qu'il vénérait, l'appelant son "saint livre de géométrie".Contrairement à la croyance populaire, le jeune Albert était un bon étudiant. Il excellait en physique et en mathématiques, mais était un élève plus "modéré" dans d'autres matières, a écrit Küpper sur son site web. Cependant, Einstein se rebelle contre l'attitude autoritaire de certains de ses professeurs et abandonne l'école à 16 ans. Il a ensuite passé un examen d'entrée à l'École polytechnique fédérale de Zurich, et bien que ses performances en physique et en mathématiques aient été excellentes, ses notes dans d'autres domaines étaient médiocres, et il n'a pas réussi l'examen. Le physicien en herbe a suivi des cours supplémentaires pour combler ses lacunes en matière de connaissances. Il a été admis à l'École polytechnique fédérale suisse en 1896 et, en 1901, il a reçu son diplôme d'enseignant de physique et de mathématiques. Cependant, Einstein ne trouve pas de poste d'enseignant et commence à travailler dans un bureau des brevets à Berne en 1901. C'est là que, entre deux analyses de demandes de brevet, il a développé ses travaux sur la relativité spéciale et d'autres domaines de la physique qui l'ont ensuite rendu célèbre.En 1903, Einstein a épousé Mileva Maric. Leurs enfants, Hans Albert et Eduard, sont nés en 1904 et 1910. Einstein divorce de Maric en 1919 et épouse peu après Elsa Löwenthal. Löwenthal meurt en 1933.Faits marquants de sa carrièreLa carrière d'Einstein l'a envoyé dans de nombreux pays. Il obtient son doctorat à l'université de Zurich en 1905, puis devient professeur à Zurich (1909), à Prague (1911) et de nouveau à Zurich (1912). Ensuite, il s'installe à Berlin pour devenir directeur de l'Institut de physique de l'Empereur Wilhelm et professeur à l'université de Berlin (1914). Il devient également citoyen allemand. Une validation majeure du travail d'Einstein a lieu en 1919, lorsque Sir Arthur Eddington, secrétaire de la Royal Astronomical Society, dirige une expédition en Afrique qui mesure la position des étoiles pendant une éclipse solaire totale. Le groupe a découvert que la position des étoiles était décalée en raison de la courbure de la lumière autour du soleil. Einstein est resté en Allemagne jusqu'en 1933, date à laquelle le dictateur Adolf Hitler a pris le pouvoir. Le physicien a alors renoncé à sa citoyenneté allemande et s'est installé aux États-Unis pour devenir professeur de physique théorique à Princeton. Il devient citoyen américain en 1940 et prend sa retraite en 1945.Einstein est resté actif dans la communauté des physiciens tout au long de ses dernières années. En 1939, il écrivit une lettre au président Franklin D. Roosevelt pour l'avertir que l'uranium pouvait être utilisé pour une bombe atomique. Vers la fin de sa vie, Einstein s'engage dans une série de débats privés avec le physicien Niels Bohr sur la validité de la théorie quantique. Les théories de Bohr ont tenu la route, et Einstein a par la suite intégré la théorie quantique dans ses propres calculs. Livres
Fondements de la théorie de la relativité restreinte et généralisée - 1916
Quatre conférences sur la théorie de la relativité - 1921
Pourquoi la guerre ? (avec Freud) - 1933
Comment je vois le monde - 1934
Einstein : les vies d'Albert, de Vincenzo Barone 2017 Editions De Boeck Supérieur
Cliquez pour acheter le livre.

Albert Einstein

6069_amp2005-:-einstein-home:-partez-a-la-recherche-d-ondes-gravitationnelles--

Voie lactée

3,3 milliards d’objets célestes sur cette image de la Voie lactée !

Espace

Rencontre avec l'astronaute japonais Akihiko Hoshide

En vidéo : il y a 40 ans, le Cern découvrait le boson W en prélude au boson de Higgs

Astronomie

On vous détaille les couleurs et les queues de la comète ZTF qui est visible à l'œil nu

Voici la première image directe d'une naine brune en orbite autour d'une étoile

Exoplanète

Des exoplanètes toujours plus étranges !

Masque

19 masques africains de toute beauté

Système solaire

Le champ magnétique de la « Bulle locale » se dévoile en 3D pour la première fois

Prime Day

Coronavirus

Futura dans les Étoiles