Les avancées en
matière d’intelligence artificielle (IA)
continuent de transformer de nombreux domaines scientifiques, et
cette fois-ci, c’est l’étude des ondes gravitationnelles qui
bénéficie d’une nouvelle révolution. Des chercheurs ont mis au
point un programme capable de concevoir des détecteurs d’ondes
gravitationnelles bien plus puissants que ceux utilisés
aujourd’hui, offrant ainsi de nouvelles possibilités d’explorer
l’univers avec une précision inédite.
L’IA, une alliée dans l’étude
des ondes gravitationnelles
Les ondes
gravitationnelles, ces ondulations dans la structure de
l’espace-temps générées par des événements cataclysmiques comme la
fusion de trous noirs, sont l’un des phénomènes les plus fascinants
de la physique moderne. Bien que l’étude de ces phénomènes ait
connu des progrès considérables avec des instruments comme LIGO
(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) et Virgo, une
nouvelle étude suggère que l’on est loin d’avoir atteint les
limites de ce que l’on peut détecter.
Un groupe de
chercheurs dirigé par Mario Krenn, physicien quantique à l’Institut
Max Planck pour la science de la lumière en Allemagne, a récemment développé un
algorithme d’IA baptisé Urania, conçu pour explorer des conceptions de
détecteurs d’ondes gravitationnelles plus efficaces que les modèles
actuels. Ce programme d’intelligence artificielle a permis
d’identifier pas moins de 50 nouveaux modèles de détecteurs qui
surpassent les meilleures conceptions humaines.
Pourquoi cela est-il
révolutionnaire ? Les détecteurs d’ondes gravitationnelles, comme
LIGO et Virgo, sont capables de mesurer d’infimes fluctuations dans
l’espace-temps causées par des événements cosmiques extrêmes.
Cependant, Urania a proposé des modèles qui pourraient rendre ces
instruments encore plus sensibles et donc capables de détecter des
événements beaucoup plus éloignés et moins puissants, notamment des
fusions de trous noirs beaucoup plus lointaines ou des événements
provenant des premières étoiles de l’univers.
Un bond en avant dans la
capacité d’observation de l’univers
Les détecteurs
proposés par l’IA couvrent une gamme de fréquences bien plus large
que celles actuellement explorées. De 10 à 5 000 Hz, cette large
bande permettrait de capter une plus grande diversité de signaux
cosmiques. Les chercheurs estiment que ces nouveaux modèles
pourraient augmenter par 50 la capacité observable de l’univers,
une avancée comparable à passer d’un simple murmure entendu à côté
de soi à une conversation audible à l’échelle de toute une
ville.
Une des principales
avancées réside dans la possibilité d’améliorer la détection des
supernovas. Ces explosions d’étoiles, qui libèrent des quantités
colossales d’énergie, génèrent également des ondes
gravitationnelles. L’IA permet de concevoir des détecteurs qui
augmenteront la sensibilité de l’instrument de 1,6 fois par rapport
aux projets d’amélioration les plus récents de LIGO, tels que le
Voyager. Cela quadruplerait potentiellement le nombre d’événements
détectables et permettrait d’étudier des signaux plus faibles, plus
éloignés, et d’obtenir des informations plus détaillées sur
l’univers lointain.
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L’IA, un outil d’innovation
scientifique
Ces nouvelles
découvertes ne se limitent pas à améliorer la technologie existante
; elles ouvrent également des portes sur de nouvelles formes
d’exploration de l’univers. En particulier, les détecteurs d’ondes
gravitationnelles conçus par Urania pourraient jouer un rôle majeur
dans la détection des étoiles à neutrons binaires. Ces systèmes d’étoiles
très denses fusionnent également en émettant des ondes
gravitationnelles qui fournissent des informations cruciales sur la
matière ultra-dense qui les compose.
L’un des avantages
remarquables de ces détecteurs est leur capacité à capturer des
signaux post-fusion. Ces signaux, issus de la collision de deux
étoiles à neutrons, contiennent des informations vitales pour
comprendre des états exotiques de la matière dans des conditions
extrêmes. Ainsi, en plus de permettre de mieux comprendre
l’évolution de l’univers, ces détecteurs ouvriront la voie à une
exploration de phénomènes astrophysiques qui nous étaient jusqu’ici
inaccessibles.
Vers une nouvelle ère pour la
science de l’univers
Ce travail illustre
une tendance de plus en plus présente : les machines, via
l’intelligence artificielle, peuvent surpasser les limites humaines
dans des domaines aussi complexes que l’astronomie et la physique.
L’IA permet non seulement de découvrir de nouvelles solutions à des
problèmes scientifiques de longue date, mais aussi de repenser la
manière dont nous concevons nos instruments d’observation. Selon
Krenn, la tâche des scientifiques est désormais de comprendre ce
que la machine a accompli et d’interpréter ses résultats, marquant
ainsi un tournant dans la manière dont la science pourrait évoluer
dans le futur.
L’étude sur Urania et
ses détecteurs d’ondes gravitationnelles pourrait ainsi jouer un
rôle de catalyseur dans le développement des instruments
scientifiques de demain, qu’il s’agisse de la compréhension des
origines de l’univers ou de la découverte de phénomènes invisibles
jusque-là.
