Relaxation, friction interne et ondes gravitationnelles

松弛、内部摩擦和引力

• 批准号: RGPIN-2022-03793
• 负责人: Schiettekatte, François
• 金额: $ 4.44万
• 依托单位: Université de Montréal
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2022-01-01 至 2023-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=763436
• 关键词: Relaxation; friction; interne; et; ondes

Les matériaux amorphes se retrouvent dans grand nombre d'applications allant des vitres de nos maisons aux couches isolantes de ~1 nm au cour des dispositifs microélectroniques, en passant par les couches optiques. Pourtant, plusieurs mystères demeurent quant à leurs propriétés. L'un d'entre eux, la friction interne, un mécanisme par lequel le matériau dissipe de l'énergie, résiste à l'analyse depuis 50 ans. Or, il constitue aujourd'hui un frein à plusieurs développements technologiques. En effet, à cette friction interne est liée, fondamentalement, une fluctuation aléatoire mécanique. Elle est donc à l'origine d'un bruit qui nuit tant à la cohérence dans les ordinateurs quantiques qu'à l'amélioration des horloges atomiques et des GPS. Il en est de même pour des expériences d'ultra-haute précision comme LIGO et VIRGO qui détectent des ondes gravitationnelles. Mon groupe s'intéresse depuis de nombreuses années à l'évolution et à la relaxation de matériaux complexes et amorphes, dont le silicium amorphe (a-Si), et travaille depuis 5 ans en collaboration avec l'expérience LIGO pour identifier des matériaux dans lesquels le bruit lié à la friction interne dans ses miroirs est minimisé. Récemment, nous avons participé à identifier un tel matériau qui sera installé dans les prochains miroirs de LIGO, permettant ainsi une amélioration d'un ordre de grandeur de sa sensibilité. Jusqu'à maintenant, nos recherches dans ce domaine étaient contraintes à des solutions compatibles avec la longueur d'onde du laser actuel de LIGO (1064 nm). Au cours des prochaines 5 années, nous proposons un programme de recherche qui vise à identifier un matériau qui fonctionne à une longueur d'onde différente et qui pourrait être installé dans LIGO à partir de 2030. Nous visons en particulier l'a-Si qui permettrait de réduire cette source de bruit par encore au moins un ordre de grandeur selon les méthodes de synthèse que nous développerons. Cependant, ce matériau absorbe à un niveau inacceptable la lumière des lasers qu'il serait possible d'utiliser. Nos travaux visent donc à identifier une façon de neutraliser les défauts qui sont à l'origine de cette absorption. En parallèle, nous allons tenter de comprendre quels sont les mécanismes à l'origine de cette friction interne, un des grands problèmes non résolus de la physique de la matière condensée. Pour y arriver, nous allons développer des simulations atomistiques qui couvrent des échelles de temps comparables à celles de nos mesures expérimentales de ce phénomène. Nous suivrons l'évolution du système auquel nous imposons une contrainte périodique. A terme, notre programme aura un impact majeur non seulement pour LIGO mais pour le développement de technologies comme les ordinateurs quantiques et les horloges atomiques et GPS, avec des répercussions sur plusieurs aspects de notre vie courante, et tentera de résoudre un des grands problèmes non résolus de la physique des matériaux: les mécanismes derrière la friction interne.

非晶材料在大规模应用中具有重要意义，这些应用包括在微电子器件中使用的隔离于约1 nm Au的光床玻璃，以及光学光床。但是很多神秘的人都有自己的财产。L'un d'entre eux，la friction interne，un mécanisme par lequel le matériau dissipe de l'énergie，résiste à l'analysis depuis 50 ans. 或者说，他今天会成为一个拥有多项技术的自由人。实际上，这种内部摩擦是机械的基本波动。它是原子钟和GPS的改进的定量坐标中的一致性的噪音的来源。它也是像LIGO和VIRGO一样探测引力场的超高精度实验。本研究小组对近年来材料复合体和非晶的演化和弛豫等问题非常感兴趣，并与LIGO实验室合作开展了5年的工作，以识别出在最小化镜子内部摩擦力的情况下的材料。因此，我们需要识别一种在LIGO的前镜中安装的材料，这种材料可以通过一种灵敏度等级的改进来实现。目前，我们在这一领域的研究限制了与LIGO（1064 nm）激光驱动器兼容的解决方案。Au cours des prochaines 5 années，nous proposons un procherche qui vise à identifier un matéri Au qui fonctionne à une longueur d'onde différente et qui pourrait être installé dans LIGO à partir de 2030.我们特别看到，如果我们能通过Au再一次获得这种噪音的来源，那么我们就能获得一种比我们所使用的噪音方法更大的秩序。但是，这种材料可能是一种不可接受的激光光源，因为它可能会被使用者使用。Nos travaux visent donc à identifier une façon de neutraliser les dauts qui sont à l'origine de cette absorption.与此同时，我们也要认识到，这些机制源于这种内部摩擦，而这些重大问题并不涉及凝聚态材料的物理性质。为了达到这个目的，我们将进行原子学模拟，这些模拟可以与我们对该现象的实验测量结果进行比较。Nous suivrons l'évolution du système auquel nous imposons une constrainte périodique.作为一个泰尔梅，我们的计划对LIGO迈斯有着重大的影响，但它的目的是发展定量、原子钟和GPS等技术，并对我们目前生活中的多个方面进行研究，同时解决材料物理学中不存在的重大问题：内部摩擦机制。