Published September 2018 | Version v1
Journal article

Exploring gravity with the MIGA large scale atom interferometer

Others:
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)) ; Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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) ; 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)-Avignon Université (AU)-Aix Marseille Université (AMU)-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)
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

Description

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 ⋅ 2 10 Hz / 13 − 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 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.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
February 23, 2023
Modified:
December 1, 2023