Thèse Imagerie Gravitationnelle à Partir du Réseau de Capteurs Quantiques Miga. H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Bordeaux École doctorale : Sciences Physiques et de l'Ingénieur Laboratoire de recherche : Laboratoire Photonique, Numérique & Nanosciences Direction de la thèse : Benjamin CANUEL ORCID 0000000213782334 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-17T23:59:59 Le laboratoire LP2N est fortement impliqué dans le projet MIGA [Canuel2018], antenne gravitationnelle souterraine basée sur l'interféromètre atomique en cours de construction au laboratoire Souterrain Bas Bruit (LSBB). Cette expérience consiste en un réseau d'interféromètres atomiques d'une longueur de base de 150 m permettant de mesurer simultanément des effets de strain et les effets inertiels agissant à l'intérieur d'une cavité optique. Toute première infrastructure au monde basée sur les technologies quantiques, MIGA ouvre des perspectives nouvelles pour la détection des ondes gravitationnelles à basse fréquences mais également pour les Géosciences à travers la mesure long terme des fluctuations spatio-temporelles du champ de gravité Terrestre. Dans ce contexte, le projet de thèse consistera en deux volets complémentaires.

Dans un premier temps, le doctorant développera de nouveaux outils théoriques et numériques d'imagerie gravitationnelle à partir d'un réseau réseaux de capteurs quantiques. En effet, le gradient et la courbure du champ de gravité ont déjà été mesurés avec des interféromètres atomiques. En utilisant un réseau de détecteurs comme MIGA, il devient possible d'augmenter considérablement la résolution spatiale et d'accéder à différents axes de mesure. Dans ce contexte, le doctorant étudiera la géométrie optimale d'un réseau de gravimètres afin de détecter différents types d'anomalies gravitationnelles et les méthodes numériques associées d'analyse de données. Ces développements auront un impact important dans le domaine de l'exploration du sous-sol mais également pour les Géosciences, en particulier en lien avec la caractérisation de la dynamique des mouvements d'eaux souterrains dans les aquifères, ce qui est l'un des objectifs du projet MIGA.

Dans un second temps, le doctorant participera aux premières mesures de l'antenne MIGA et à l'analyse de ces données, en lien notamment avec des phénomènes hydrogéologiques. Fruit d'un important travail préparatoire d'une dizaine d'année ayant permis de développer les différents sous-systèmes de l'antenne, le projet est en effet entré récemment dans sa phase finale de construction et d'importants progrès ont ainsi été réalisés concernant la mise en place de MIGA au LSBB. Un des défis techniques majeures de l'expérience, concernant la mise en place du système à vide, a ainsi été relevé en 2025. L'ensemble du système est ainsi sous vide à une pression résiduelle de 10-8 mbar, ce qui permet d'envisager la mise en place des sources d'atomes froids de l'antenne courant 2026. En collaboration avec les équipes des laboratoires LP2N, LTE et LSBB impliquées dans le projet, le doctorant participera à la mise en place du système laser d'interrogation des atomes et à l'installation et optimisation des différentes sources d'atomes de Rb sur site, afin d'obtenir les premières mesures d'interférométrie atomique corrélées de l'antenne. Le doctorant participera également à l'analyse de ces données et à leurs premières interprétations géophysiques sur la base des modèles précédemment développés. Les mesures de fluctuations temporelles de la gravité sur différentes longueurs de base obtenues avec MIGA permettront de modéliser les phénomènes de transport de masse autour de l'antenne. Ces effets sont reliés à la caractérisation des processus hydrogéologiques qui ont rôle central au LSBB.

[Canuel2018] B. Canuel, A. Bertoldi, L. Amand et al. Exploring gravity with the MIGA large scale atom interferometer, Sci Rep 8, 14064 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-32165-z