Exploring gravity with the MIGA large scale atom interferometer

Autor: B. Canuel, A. Bertoldi, L. Amand, E. Pozzo di Borgo, T. Chantrait, C. Danquigny, M. Dovale Álvarez, B. Fang, A. Freise, R. Geiger, J. Gillot, S. Henry, J. Hinderer, D. Holleville, J. Junca, G. Lefèvre, M. Merzougui, N. Mielec, T. Monfret, S. Pelisson, M. Prevedelli, S. Reynaud, I. Riou, Y. Rogister, S. Rosat, E. Cormier, A. Landragin, W. Chaibi, S. Gaffet, P. Bouyer
Přispěvatelé: Laboratoire Photonique, Numérique et Nanosciences (LP2N), Université de Bordeaux (UB)-Institut d'Optique Graduate School (IOGS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire national de métrologie et d'essais - Systèmes de Référence Temps-Espace (LNE - SYRTE), Systèmes de Référence Temps Espace (SYRTE), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU), Biologie des Organismes et Ecosystèmes Aquatiques (BOREA), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes (EMMAH), Avignon Université (AU)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), University of Oxford, Institut de physique du globe de Strasbourg (IPGS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux (ARTEMIS), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Géoazur (GEOAZUR 7329), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Dipartimento di Fisica e Astronomia [Bologna], Alma Mater Studiorum Università di Bologna [Bologna] (UNIBO), Laboratoire Kastler Brossel (LKB (Jussieu)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Centre d'Etudes Lasers Intenses et Applications (CELIA), Université de Bordeaux (UB)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Souterrain à Bas Bruit (LSBB), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Avignon Université (AU)-Aix Marseille Université (AMU)-Observatoire de la Côte d'Azur, ANR-11-EQPX-0028, ANR-10-IDEX-03-02, ANR-10-LABX-48-01, FEDER PA0000321, EPSRC EP/M013294/1, ST/N000633/1, LP2N_A1, LP2N_A5, LP2N_G5, University of Oxford [Oxford], Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Bordeaux (UB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Aix Marseille Université (AMU)-Avignon Université (AU)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA), Canuel, B., Bertoldi, A., Amand, L., Pozzo di Borgo, E., Chantrait, T., Danquigny, C., Dovale Álvarez, M., Fang, B., Freise, A., Geiger, R., Gillot, J., Henry, S., Hinderer, J., Holleville, D., Junca, J., Lefèvre, G., Merzougui, M., Mielec, N., Monfret, T., Pelisson, S., Prevedelli, M., Reynaud, S., Riou, I., Rogister, Y., Rosat, S., Cormier, E., Landragin, A., Chaibi, W., Gaffet, S., Bouyer, P.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Atom interferometer
Frequency band
Atomic Physics (physics.atom-ph)
lcsh:Medicine
[SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences
FOS: Physical sciences
[PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph]
interferométrie
7. Clean energy
01 natural sciences
Article
Physics - Atomic Physics
law.invention
Optics
law
0103 physical sciences
medicine
Astronomical interferometer
Sensitivity (control systems)
lcsh:Science
010306 general physics
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Physics
[PHYS]Physics [physics]
Multidisciplinary
[SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]
010308 nuclear & particles physics
Gravitational wave
business.industry
lcsh:R
Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics
modèle gravitationnel
Modélisation et simulation
Bruit
structure atomique
Optical cavity
Modeling and Simulation
lcsh:Q
atom interferometry
gravitational waves
Atomic physics
Antenna (radio)
medicine.symptom
business
[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Zdroj: Scientific Reports 1 (8), 14064. (2018)
Scientific Reports
Scientific Reports, 2018, 8 (1), pp.14064. ⟨10.1038/s41598-018-32165-z⟩
Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2018, 8 (1), pp.14064. ⟨10.1038/s41598-018-32165-z⟩
Scientific Reports, 2018, 8 (1), ⟨10.1038/s41598-018-32165-z⟩
Scientific Reports, Nature Publishing Group, 2018, 8 (1), ⟨10.1038/s41598-018-32165-z⟩
Scientific Reports, Vol 8, Iss 1, Pp 1-23 (2018)
ISSN: 2045-2322
DOI: 10.1038/s41598-018-32165-z⟩
Popis: We present the MIGA experiment, an underground long baseline atom interferometer to study gravity at large scale. The hybrid atom-laser antenna will use several atom interferometers simultaneously interrogated by the resonant mode of an optical cavity. The instrument will be a demonstrator for gravitational wave detection in a frequency band (100 mHz–1 Hz) not explored by classical ground and space-based observatories, and interesting for potential astrophysical sources. In the initial instrument configuration, standard atom interferometry techniques will be adopted, which will bring to a peak strain sensitivity of $${\bf{2}}\cdot {\bf{1}}{{\bf{0}}}^{-{\bf{13}}}/\sqrt{{\bf{H}}{\bf{z}}}$$ 2 ⋅ 1 0 − 13 / H z at 2 Hz. This demonstrator will enable to study the techniques to push further the sensitivity for the future development of gravitational wave detectors based on large scale atom interferometers. The experiment will be realized at the underground facility of the Laboratoire Souterrain à Bas Bruit (LSBB) in Rustrel–France, an exceptional site located away from major anthropogenic disturbances and showing very low background noise. In the following, we present the measurement principle of an in-cavity atom interferometer, derive the method for Gravitational Wave signal extraction from the antenna and determine the expected strain sensitivity. We then detail the functioning of the different systems of the antenna and describe the properties of the installation site.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: