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Concept

Onde gravitationnelle

En physique, une onde gravitationnelle, appelée parfois onde de gravitation, est une oscillation de la courbure de l'espace-temps qui se propage à grande distance de son point de formation. Albert Einstein a prédit l'existence des ondes gravitationnelles en : selon sa théorie de la relativité générale qu’il venait de publier, de même que les ondes électromagnétiques (lumière, ondes radio, rayons X, etc.) sont produites par les particules chargées accélérées, les ondes gravitationnelles seraient produites par des masses accélérées et se propageraient à la vitesse de la lumière dans le vide. Cependant, la réalité des ondes gravitationnelles a été longuement débattue. Einstein changea plusieurs fois d'avis à ce sujet, la question étant de savoir si ces ondes avaient effectivement une existence physique ou bien constituaient un artefact mathématique résultant d'un choix du système de coordonnées. Pour statuer, et disposer à cette occasion d'un nouveau test de la relativité générale, se

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La relativité générale est une théorie relativiste de la gravitation, c'est-à-dire qu'elle décrit l'influence de la présence de matière, et plus généralement d'énergie, sur le mouvement des astres e

alt=|vignette|Le disque d'accrétion du trou noir M87* imagé par l'en. Le trou noir lui-même est invisible, au centre de la zone noire centrale. En astrophysique, un trou noir est un objet céleste si

Le Big Bang (« Grand Boum ») est un modèle cosmologique utilisé par les scientifiques pour décrire l'origine et l'évolution de l'Univers. De façon générale, le terme « Big Bang » est associé à toute

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PHYS-402: Astrophysics IV : observational cosmology

Cosmology is the study of the structure and evolution of the universe as a whole. This course describes the principal themes of cosmology, as seen from the point of view of observations.

PHYS-427: Relativity and cosmology I

Introduce the students to general relativity and its classical tests.

MSE-432: Introduction to magnetic materials in modern technologies

Interactive course addressing bulk and thin-film magnetic materials that provide application-specific functionalities in different modern technologies such as e.g. wind energy harvesting, electric article surveillance, spintronics, sensing, and data storage.

Challenges and opportunities of gravitational-wave searches at MHz to GHz frequencies

Valerie Fiona Domcke, Daniel Garcia Figueroa, Francisco Torrenti

The first direct measurement of gravitational waves by the LIGO and Virgo collaborations has opened up new avenues to explore our Universe. This white paper outlines the challenges and gains expected in gravitational-wave searches at frequencies above the LIGO/Virgo band, with a particular focus on Ultra High-Frequency Gravitational Waves (UHF-GWs), covering the MHz to GHz range. The absence of known astrophysical sources in this frequency range provides a unique opportunity to discover physics beyond the Standard Model operating both in the early and late Universe, and we highlight some of the most promising gravitational sources. We review several detector concepts that have been proposed to take up this challenge, and compare their expected sensitivity with the signal strength predicted in various models. This report is the summary of the workshop "Challenges and opportunities of high-frequency gravitational wave detection" held at ICTP Trieste, Italy in October 2019, that set up the stage for the recently launched Ultra-High-Frequency Gravitational Wave (UHF-GW) initiative.

SPRINGER INT PUBL AG2021

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Novel Search for High-Frequency Gravitational Waves with Low-Mass Axion Haloscopes

Valerie Fiona Domcke

Gravitational waves (GWs) generate oscillating electromagnetic effects in the vicinity of external electric and magnetic fields. We discuss this phenomenon with a particular focus on reinterpreting the results of axion haloscopes based on lumped-element detectors, which probe GWs in the 100 kHz???100 MHz range. Measurements from ABRACADABRA and SHAFT already place bounds on GWs, although the present strain sensitivity is weak. However, we demonstrate that the sensitivity scaling with the volume of such instruments is significant???faster than for axions???and so rapid progress will be made in the future. With no modifications, DMRadio-m3 will have a GW strain sensitivity of h ??? 10???20 at 200 MHz. A simple modification of the pickup loop used to readout the induced magnetic flux can parametrically enhance the GW sensitivity, particularly at lower frequencies.

2022

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Potential of Radio Telescopes as High-Frequency Gravitational Wave Detectors

Valerie Fiona Domcke

In the presence of magnetic fields, gravitational waves are converted into photons and vice versa. We demonstrate that this conversion leads to a distortion of the cosmic microwave background (CMB), which can serve as a detector for MHz to GHz gravitational wave sources active before reionization. The measurements of the radio telescope EDGES can be cast as a bound on the gravitational wave amplitude, h(c) < 10(-21) (10(-12)) at 78 MHz, for the strongest (weakest) cosmic magnetic fields allowed by current astrophysical and cosmological constraints. Similarly, the results of ARCADE 2 imply h(c) < 10(-24) (10(-14)) at 3-30 GHz. For the strongest magnetic fields, these constraints exceed current laboratory constraints by about 7 orders of magnitude. Future advances in 21 cm astronomy may conceivably push these bounds below the sensitivity of cosmological constraints on the total energy density of gravitational waves.

2021

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