Cosmic Explorer (interféromètre)
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Cosmic Explorer est un projet américain de détecteur d'ondes gravitationnelles de troisième génération. Il est composé d'une paire d'interféromètres, avec des bras de respectivement 40 et 20 km de long, reprenant une conception proche de LIGO. Leur taille et les améliorations techniques des différents éléments du détecteur prévoient d'améliorer sa sensibilité d'un facteur 10[1].
Le détecteur est encore à l'état de projet, et pourrait voir le jour d'ici la fin des années 2030[2],[3].
La sensibilité prévue du détecteur est 10 fois plus élevée que celle de LIGO, et intégrerait des fréquences plus basses, descendant jusqu'à 5 Hz (au lieu de 10 pour LIGO). Ces deux facteurs doivent permettre la détection de coalescences de trous noirs binaires jusqu'à un décalage vers le rouge de 20, couvrant essentiellement tout l'univers observable. Cela pourrait se traduire par plusieurs centaines de milliers d'observations par an (contre seulement une centaine en 2025), donnant une connaissance précise de la population de ce type d'objets. Il devrait également grandement augmenter le nombre de détections de binaires d'étoiles à neutrons, permettant d'en apprendre plus sur les caractéristiques de celles-ci, notamment via l'observation d'évènements multimessagers[1],[4],[5],[6].
La sensibilité accrue permettrait également une meilleure observation de sources que l'on est déjà capable de détecter aujourd'hui. Cette haute sensibilité permettrait notamment une meilleure estimation des paramètres des sources, ainsi que la réalisation de meilleurs tests de la relativité générale[7],[8],[9].
Elle pourrait enfin permettre la détection de nouveaux types de source, incluant les supernovas, les cordes cosmiques ou les trous noirs primordiaux[1],[4].
Conception
Le projet prévoit actuellement la création de deux interféromètres en L, reprenant une configuration similaire à LIGO, avec des dimensions bien supérieures : l'un des sites aurait des bras de 40 km, et le deuxième de 20 km (en comparaison avec les 4 km de LIGO). La conception des deux interféromètres est similaire, et reprend de nombreux éléments développés pour LIGO, afin de tirer parti de l'expérience acquise sur celui-ci et de réduire les risques[1].
Comme pour les détecteurs actuels, l'isolation du détecteur du monde extérieur et la réduction du bruit instrumental sont des enjeux cruciaux. Les différents composants du détecteur seront placés dans un ultravide, et les optiques seront suspendues à l'aide de fibres de verre. La conception actuelle prévoit des miroirs de 320 kg, d'une qualité sensiblement supérieure à celle des miroirs de LIGO afin de réduire la perte de lumière[1],[4].
Une conception alternative intégrerait la cryogénie pour refroidir les miroirs et ainsi réduire le bruit thermique, permettant également une puissance plus élevée pour le laser (dont la longueur d'onde serait portée à 2 µm). Cette option est cependant jugée plus risquée, la technologie cryogénique n'étant pas encore mature[4].
La sélection des sites abritant les deux interféromètres est encore en cours. Elle représente un enjeu important pour le projet, étant donné la difficulté de trouver un emplacement répondant aux différents critères aux États-Unis. Il nécessite en effet de trouver un terrain relativement plat, s'étendant sur 40 km dans deux directions, empiétant le moins possible sur des constructions existantes ou des lieux comme les parcs nationaux ou des réserves amérindiennes. Répondre à ces contraintes pourrait nécessiter un ajustement de la conception des détecteurs[10].
