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M2 - Impact de l’injection d’états comprimés du vide dépendant de la fréquence sur la sensibilité du détecteur d’ondes gravitationnelles Virgo

Le LAPP propose un stage de Master 2 afin d’étudier l’impact de l’injection d’états comprimés du vide dépendant de la fréquence sur la sensibilité du détecteur d’ondes gravitationnelles Virgo.

Le détecteur d’ondes gravitationnelles Virgo, installé à Pise, fonctionne sur le principe d’un interféromètre laser avec des bras de 3 km de long. En 2017, la première observation conjointe par les détecteurs LIGO et Virgo d’ondes gravitationnelles provenant d’une coalescence d’étoiles à neutrons et d’un sursaut gamma, suivie par celle d’un signal optique, a ouvert un tout nouveau chapitre de l’astronomie multi-messagers. Une période d’observation par les détecteurs LIGO (aux États-Unis) et Virgo s’en est suivie d’avril 2019 à mars 2020, permettant la détection hebdomadaire de coalescences de systèmes binaires compacts (notamment des trous noirs). Depuis 2020, le détecteur Virgo est entré dans une phase de modifications et d’améliorations (upgrade Advanced Virgo +) en vue d’une nouvelle période d’observation qui débutera en 2023. En parallèle se prépare une nouvelle infrastructure Européenne dédiée à l’observation des ondes gravitationnelles, nommée Einstein Telescope.

L’amélioration de Virgo en cours de réalisation inclut l’injection d’états comprimées du vide pour réduire les effets du bruit quantique. En effet ces détecteurs atteignent des sensibilités tellement élevées que le bruit quantique des photons dérivant de l’incertitude de Heisenberg devient limitant. Pour les contourner Advanced Virgo + va employer une source d’états comprimées du vide dont l’état de compression dépend de la fréquence. Ce sera la première fois que cette technique sera employée pour améliorer les performances de ces détecteurs.

Dans un premier temps, le travail de stage consistera dans l’analyse des données collectées par Virgo afin de quantifier l’effet de l’utilisation de cette source de vide quantique sur la sensibilité du détecteur. Cette analyse sera à comparer à une simulation du détecteur afin d’estimer les défauts du détecteur pouvant limiter l’efficacité de cette technique. Par la suite cette analyse se concentrera sur les effets parasites dûs à la lumière diffusée entre le détecteur et la source de vide quantique. Il est possible que certains de ces travaux puissent nécessiter des déplacements sur le site de l’expérience Virgo en Italie.

Indication éventuelle d’ouverture vers un sujet de thèse :

Ce stage peut déboucher sur un sujet de thèse centré sur l’amélioration de la source d’états comprimés afin d’améliorer encore la sensibilité du détecteur. Le LAPP, ayant la responsabilité d’une partie de la source de vide comprimés ainsi que des bancs optiques nécessaires pour leur injection et leur détection dans l’instrument, devra développer et mettre en œuvre certaines de ces améliorations. Ceci sera à mettre en place entre 2024 et 2025 lors du prochain arrêt du détecteur.

o Level : Master 2 internship, can be followed by a PhD

o Date of the internship : spring 2023

o Supervisor : Raffaele Flaminio, Edwige Tournefier

o Phone : 06 42 06 15 70

o e-mail : flaminio@lapp.in2p3.fr