Les ondes gravitationnelles, bien qu'entrevues par le physicien et mathématicien français Henri Poincaré avec la découverte de la théorie de la relativité restreinte, ne sont véritablement et correctement décrites que depuis la découverte de la théorie de la relativité générale par Albert Einstein, qui fit la prédiction de leur existence.

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D'Yvonne Choquet-Bruhat à Thibault Damour

En fait, pendant quelques décennies, sa prédiction n'était pas totalement rigoureuse, au point que certains doutaient de l'existence de ces ondes et ce n'est qu'après la Seconde Guerre mondiale qu'une preuve mathématique solide de leur présence dans les équations de la relativité générale a été donnée par la mathématicienne Yvonne Choquet-Bruhat.

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L'étude théorique et expérimentale des ondes gravitationnelles est un des grands enjeux de la physique et de l'astrophysique moderne depuis environ 60 ans.

En France, deux chercheurs ont été particulièrement impliqués dans cette entreprise depuis les années 1970. En récompense de leurs travaux, ils sont devenus lauréats de la médaille d'or 2017 du CNRS. Il s'agit d'Alain Brillet et de Thibault Damour.

Leurs travaux ont contribué à la première détection directe des ondes gravitationnelles sur Terre effectué le 14 septembre 2015 par le détecteur d'ondes gravitationnelles Ligo, aux États-Unis. Les années suivantes, c'est la version européenne de Ligo, à savoir Virgo en Italie, qui est venue s'ajouter à la chasse à ces ondes.

Alain Brillet (à gauche) et Thibault Damour (à droite). Les futurs prix Nobel de physique ? © Maurizio Perciballi, Vergne, IHES

La détection des ondes gravitationnelles, qui a été annoncée le 11 février 2016, est le fruit d'une véritable prouesse technologique : afin de déceler le passage d'une onde gravitationnelle, les détecteurs Ligo et Virgo doivent pouvoir repérer des mouvements infinitésimaux, de l'ordre du milliardième de la taille d'un atome ! © CNRS

La semaine dernière, le CNRS a malheureusement fait savoir qu'Alain Brillet était décédé, rejoignant d'autres pionniers des détecteurs d'ondes gravitationnelles, Rainer Weiss et Ron Drever.

Alain Brillet, le maître de l'optique des lasers

Alain Brillet était né le 30 mars 1947, à Saint-Germain-en-Laye. Après avoir passé son diplôme d'ingénieur à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris, l'ESPCI (l'établissement est célèbre, entre autres, grâce à deux prix Nobel de physique français, Pierres-Gilles de Gennes et Georges Charpak), il était entré au CNRS pour, par la suite, soutenir une thèse, en 1976. Il se spécialisa tout d'abord dans la physique des lasers stabilisés sur des références atomiques ou moléculaires.

Il s'illustre ensuite rapidement au niveau international dans le domaine des tests de la relativité lors de son postdoctorat dans l'équipe du prix Nobel de physique John Hall, à Boulder (Colorado, États-Unis). À cette occasion, il mène seul une version améliorée de l'expérience de Michelson-Morley, dans le but de tester l'une des hypothèses à la base de la théorie de la relativité restreinte, celle de l'isotropie de l'espace.

Le physicien Alain Brillet nous explique ses travaux en rapport avec la détection des ondes gravitationnelles. © Juliette Agnel

Au début des années 1980, il se lance dans le projet, beaucoup plus ambitieux, de tester la théorie de la relativité générale en se faisant le promoteur, avec son collègue italien Adalberto Giazotto, de ce qui allait devenir le détecteur d'ondes gravitationnelles Virgo, installé à Cascina, près de Pise (Italie). Il sera à la tête du consortium chargé de développer ce projet pendant plus d'une décennie, coordonnant de nombreuses équipes, françaises et italiennes, et assurant un dialogue entre les théoriciens et les expérimentateurs du domaine.

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Ses propres travaux ont non seulement impacté Virgo, mais aussi l'évolution de son cousin états-unien Ligo, basé, lui aussi, sur la physique des lasers, avec un interféromètre. Alain Brillet était directeur de recherche émérite au CNRS, affecté au laboratoire Artémis (CNRS, université Nice-Sophia-Antipolis, observatoire de la Côte d'Azur).

En 2017, la Médaille d’or du CNRS a été décernée à Thibault Damour et Alain Brillet, dont les travaux respectifs ont permis la détection d’ondes gravitationnelles par les détecteurs Ligo le 14 septembre 2015. L’existence de ces infimes ondulations de l’espace-temps, décrites en 1915 par Albert Einstein dans sa Théorie de la relativité générale, n’avait jusqu'alors jamais pu être démontrée de facto. © CNRS