MÉDAILLE D'OR DU CNRS 2017

Alain Brillet, un expérimentateur imaginatif

Alain Brillet, physicien français, est un spécialiste de l’optique. Il est né le 30 mars 1947 à Saint-Germain-en-Laye (Yvelines). Diplômé de l’École supérieure de physique et chimie industrielles (ESPCI) de la ville de Paris, il entre en 1970 au CNRS où il sera directeur de recherche à partir de 1982, après avoir travaillé au sein de l’université Paris-Sud (Orsay), puis à l’université Nice-Sophia-Antipolis. Ses premiers travaux se tournent vers la cohérence en optique, domaine alors nouveau qui accompagne le développement des lasers. Ces nouvelles sources produisent en effet une lumière aux précieuses propriétés : longueur d’onde précise, phase parfaitement définie et stable, faisceau lumineux très directif. Après la décennie 1970, alors que la détection des ondes gravitationnelles par l’observation des vibrations d’un cylindre massif paraît dans une impasse, l’idée d’un instrument interférométrique progresse. Celui-ci exploiterait en effet au maximum les propriétés de cohérence de la lumière d’un laser pour détecter les minuscules modifications de l’espace-temps que provoquerait le passage d’une onde gravitationnelle. Le principe d’un tel interféromètre, proposé en 1962, est précisé en 1973 par Weiss, professeur de physique au Massachusetts Institute of Technology (MIT), qui sera l’un des trois lauréats du prix Nobel de physique 2017 : il avait analysé les sources de bruit pouvant limiter la sensibilité et montré ce qu’il était possible d’espérer d’un tel outil d’observation.

Les études se multipliant, Alain Brillet étudie dès 1982, à Orsay, comment un laser stabilisé en fréquence, dont la lumière est recyclée de nombreuses fois par des allers-retours dans l’instrument, permet de contrôler puis mesurer le déplacement d’un miroir, provoqué par l’onde gravitationnelle, avec une précision relative qui dépasse l’imagination (de l’ordre de 10^-21). Ce principe est à la base du fonctionnement des détecteurs Virgo et LIGO. En 1990, avec l’équipe italienne qui étudie l’impact de la séismicité du site de Pise et le théoricien Thibault Damour, une proposition détaillée est publiée en vue de la réalisation d’un instrument européen, qui sera dénommé Virgo, à installer à Cascina, à proximité de Pise, en Italie, lieu emblématique de l’histoire de la gravitation, qui débuta avec l’étude de la chute des corps par Galilée. En 1993-1994, le projet Virgo est approuvé et sa construction débute en 1996. Il entre en fonctionnement en 2005, comme son équivalent américain LIGO (projet approuvé en 1992 et construit en deux exemplaires situés sur deux sites différents distants de 3 000 kilomètres). Aucune détection probante n’ayant été effectuée jusqu'en 2011, tous ces instruments font alors l’objet de substantielles améliorations leur apportant un gain d’un facteur 10 en sensibilité, qui permet à LIGO de détecter GW150914 en septembre 2015, tandis que Virgo « avancé » (Advanced Virgo) ne reprend ses observations qu’en 2017.