Search for tensor, vector, and scalar polarizations in the stochastic gravitational-wave background - Université Clermont Auvergne Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physical Review Letters Année : 2018

Search for tensor, vector, and scalar polarizations in the stochastic gravitational-wave background

M. Aloy , W. Anderson , M. Arène , G. Arun , F. Aubin , F. Badaracco , W. Ballmer , S. Barnum , D. Beniwal , M. Bensch , S. Bernuzzi , A. Bilgili , Y. Boetzel , P. Booker , C. Booth , V. Bossilkov , J. Bosveld , A. Bramley , F. Brighenti , G. Carullo , J. Casanueva Diaz , O. Chaibi (1) , K. Chatziioannou , Y. Chia , W. Chung , A. Ciobanu , F. Cipriano (1) , C. Collins , R. Cotesta , M. Deenadayalan , J. Derby , T. Dietrich , B. Ding (2) , A. Dmitriev , J. Easter , M. Eisenmann , H. Estelles , F. Feng , J. Fishner , A. Gabbard , A. Garcia , C. García-Quirós , B. Giacomazzo , G. Giordano , R. Green , H. Gulati , H. Hamilton , J. Hernandez , C. Ho , S. Hochheim , A. Holland (3) , M. Hulko , A. Iess , C. Ingram , S. Irwin , S. Johnson , V. Keerthana , Y. Khalili , B. Khamesra , H. Khan , Y. Kim , B. Krishnan , P. Landry , J. Li (4) , X. Liu , A. Longo , J. Mccann , D. Mendoza-Gandara , A. Miller , J. Mills , S. Morisaki , A. Nagar (5) , Y. Ng (6) , S. Ng , P. Nguyen , M. Obergaulinger , B. O’brien , H. Ohta (7) , G. Pagano , B. Abbott , R. Abbott , T. Abbott , F. Acernese , K. Ackley , C. Adams , T. Adams (8) , P. Addesso , R. Adhikari , B. Adya , C. Affeldt , M. Afrough , B. Agarwal , M. Agathos , K. Agatsuma , N. Aggarwal , D. Aguiar , L. Aiello , A. Ain , P. Ajith , B. Allen , G. Allen , A. Allocca , A. Altin , A. Amato (9) , A. Ananyeva , S. Anderson , G. Anderson (10) , S. Angelova , S. Antier (11) , S. Appert , K. Arai , M. Araya , J. Areeda , N. Arnaud (11) , S. Ascenzi , G. Ashton , M. Ast , M. Aston , P. Astone , D. Atallah , P. Aufmuth , C. Aulbert , K. Aultoneal , C. Austin , A. Avila-Alvarez , S. Babak (12) , P. Bacon (13) , M. Bader , S. Bae , T. Baker , F. Baldaccini , G. Ballardin , S. Ballmer , S. Banagiri , J. Barayoga , S. Barclay , C. Barish , D. Barker , K. Barkett , F. Barone , B. Barr , L. Barsotti , M. Barsuglia (13) , D. Barta , J. Bartlett , I. Bartos (14) , R. Bassiri , A. Basti , J. Batch , M. Bawaj , J. Bayley , M. Bazzan (15) , B. Bécsy , C. Beer (16) , M. Bejger , I. Belahcene (11) , A. Bell (17) , B. Berger , G. Bergmann , J. Bero , C. Berry , D. Bersanetti , A. Bertolini , J. Betzwieser , S. Bhagwat , R. Bhandare , A. Bilenko , G. Billingsley , C. Billman , J. Birch , R. Birney , O. Birnholtz , S. Biscans , S. Biscoveanu , A. Bisht , M. Bitossi , C. Biwer , M. Bizouard (11) , J. Blackburn , J. Blackman , C. Blair , G. Blair , M. Blair , S. Bloemen (18) , O. Bock (19) , N. Bode , M. Boer (20) , G. Bogaert (1) , A. Bohe , E. Bonilla , R. Bonnand (8) , A. Boom , R. Bork , V. Boschi , S. Bose , K. Bossie , Y. Bouffanais (13) , A. Bozzi , C. Bradaschia , P. Brady , M. Branchesi , J. Brau , T. Briant , A. Brillet (1) , M. Brinkmann , V. Brisson (11) , P. Brockill , J. Broida , A. Brooks , A. Brown (21) , D. Brown , S. Brunett , C. Buchanan , A. Buikema , T. Bulik , J. Bulten , A. Buonanno , D. Buskulic (8) , C. Buy (13) , L. Byer , M. Cabero , L. Cadonati (22) , G. Cagnoli (9) , C. Cahillane , J. Calderón Bustillo , T. Callister , E. Calloni , J. Camp , M. Canepa (23) , P. Canizares (24) , C. Cannon , H. Cao , J. Cao (25) , C. Capano , E. Capocasa (13) , F. Carbognani , S. Caride , M. Carney , C. Casentini , S. Caudill , M. Cavaglià , F. Cavalier (11) , R. Cavalieri , G. Cella , C. Cepeda , P. Du , G. Cerretani , E. Cesarini , J. Chamberlin , M. Chan , S. Chao , P. Charlton , E. Chase , E. Chassande-Mottin (13) , D. Chatterjee (26) , B. Cheeseboro , H. Chen , X. Chen , Y. Chen (27) , H. Cheng , H. Chia , A. Chincarini , A. Chiummo , T. Chmiel , H. Cho , M. Cho , J. Chow , N. Christensen (28, 1) , Q. Chu , J. Chua , S. Chua , A. Chung , S. Chung (29) , G. Ciani , R. Ciolfi , C. Cirelli (30) , A. Cirone , F. Clara , J. Clark , P. Clearwater , F. Cleva (1) , C. Cocchieri , E. Coccia , P. Cohadon , D. Cohen (11) , A. Colla , C. Collette (31) , L. Cominsky , M. Constancio , L. Conti (32) , J. Cooper , P. Corban , T. Corbitt , I. Cordero-Carrión , K. Corley , N. Cornish , A. Corsi (33) , S. Cortese , C. Costa , E. Coughlin , M. Coughlin , S. Coughlin , J. Coulon , T. Countryman , P. Couvares , B. Covas , E. Cowan , M. Coward , J. Cowart , C. Coyne , R. Coyne , J. Creighton , T. Creighton , J. Cripe , S. Crowder , J. Cullen , A. Cumming , L. Cunningham , E. Cuoco , T. Canton , G. Dálya , L. Danilishin , S. D’antonio , K. Danzmann , A. Dasgupta , C. Silva , V. Dattilo , I. Dave , M. Davier (11) , D. Davis , J. Daw , B. Day , S. De , D. Debra , J. Degallaix (9) , M. de Laurentis (34) , S. Deléglise , W. del Pozzo , N. Demos , T. Denker , T. Dent , R. de Pietri (35) , V. Dergachev , R. de Rosa , T. Derosa , C. Ross , R. Desalvo , O. de Varona , J. Devenson , S. Dhurandhar , M. Díaz , L. Di Fiore , M. Di Giovanni , T. Di Girolamo , A. Li , S. Pace , I. Di Palma (12) , F. Ren , Z. Doctor , V. Dolique (9) , F. Donovan , L. Dooley , S. Doravari , I. Dorrington , R. Douglas , M. Dovale Álvarez , T. Downes , M. Drago , C. Dreissigacker , J. Driggers , Z. Du , M. Ducrot (8) , P. Dupej , S. Dwyer , T. Edo , M. Edwards , A. Effler , H. Eggenstein , P. Ehrens , J. Eichholz , S. Eikenberry , A. Eisenstein , C. Essick , D. Estevez (8) , Z. Etienne , T. Etzel , M. Evans (36) , M. Factourovich , V. Fafone , H. Fair , S. Fairhurst , X. Fan , S. Farinon (37) , B. Farr , M. Farr , J. Jones , M. Favata , M. Fays , C. Fee , H. Fehrmann , J. Feicht , M. Fejer , A. Fernandez-Galiana , I. Ferrante , C. Ferreira , F. Ferrini , F. Fidecaro , D. Finstad , I. Fiori , D. Fiorucci (13) , M. Fishbach , P. Fisher , M. Fitz-Axen , R. Flaminio (9) , M. Fletcher , H. Fong , J. Font (38) , W. Forsyth , S. Forsyth , J. Fournier , S. Frasca , F. Frasconi , Z. Frei , A. Freise , R. Frey (11) , V. Frey , M. Fries , P. Fritschel , V. Frolov , P. Fulda , M. Fyffe , H. Gabbard , B. Gadre , M. Gaebel , J. Gair , L. Gammaitoni , M. Ganija , S. Gaonkar , C. Garcia-Quiros , F. Garufi , B. Gateley , S. Gaudio (39) , G. Gaur , V. Gayathri , N. Gehrels , G. Gemme , E. Genin , A. Gennai , D. George (40) , J. George , L. Gergely , V. Germain (8) , S. Ghonge , Abhirup Ghosh , Archisman Ghosh , S. Ghosh (41) , J. Giaime , D. Giardina , A. Giazotto , K. Gill , L. Glover , E. Goetz , R. Goetz , S. Gomes (42) , B. Goncharov , G. González , J. Gonzalez Castro , A. Gopakumar , M. Gorodetsky , S. Gossan , M. Gosselin (43) , R. Gouaty (8) , A. Grado , C. Graef , M. Granata (9) , A. Grant , S. Gras , C. Gray , G. Greco , C. Green , M. Gretarsson , P. Groot , H. Grote , S. Grunewald , P. Grüning (11) , M. Guidi , X. Guo (44) , A. Gupta , M. Gupta (45) , K. Gushwa , K. Gustafson , R. Gustafson , O. Halim , B. Hall , D. Hall , Z. Hamilton , G. Hammond , M. Haney , M. Hanke (46) , J. Hanks , C. Hanna , M. Hannam , A. Hannuksela , J. Hanson , T. Hardwick , J. Harms (47) , M. Harry , W. Harry , J. Hart , J. Haster , K. Haughian , J. Healy , A. Heidmann , M. Heintze , H. Heitmann (1) , P. Hello (11) , G. Hemming , M. Hendry , S. Heng , J. Hennig , A. Heptonstall , M. Heurs , S. Hild , T. Hinderer , D. Hoak , D. Hofman (9) , K. Holt , D. Holz , P. Hopkins , C. Horst , J. Hough , A. Houston , J. Howell , A. Hreibi (1) , M. Hu , A. Huerta , D. Huet (11) , B. Hughey , S. Husa , H. Huttner , T. Huynh-Dinh , N. Indik , R. Inta , G. Intini , H. Isa , J. Isac , M. Isi , B. Iyer , K. Izumi , T. Jacqmin (48) , K. Jani , P. Jaranowski , S. Jawahar , F. Jiménez-Forteza , W. Johnson , D. Jones , R. Jones , J. Jonker , L. Ju , J. Junker , C. Kalaghatgi , V. Kalogera , B. Kamai , S. Kandhasamy (49) , G. Kang , J. Kanner , J. Kapadia , S. Karki , S. Karvinen , M. Kasprzack (50) , M. Katolik , E. Katsavounidis , W. Katzman , S. Kaufer , K. Kawabe , F. Kéfélian , D. Keitel , J. Kemball , R. Kennedy , C. Kent , J. Key , F. Khalili , I. Khan , S. Khan , Z. Khan , A. Khazanov , N. Kijbunchoo , Chunglee Kim , J. Kim (51) , K. Kim , W. Kim , S. Kim , M. Kim , J. Kimbrell , J. King , M. Kinley-Hanlon , R. Kirchhoff , J. Kissel , L. Kleybolte , S. Klimenko , T. Knowles , P. Koch , M. Koehlenbeck , S. Koley , V. Kondrashov , A. Kontos , M. Korobko , Z. Korth , I. Kowalska , B. Kozak , C. Krämer , V. Kringel , A. Królak , G. Kuehn , P. Kumar (52) , R. Kumar (53) , S. Kumar , L. Kuo , A. Kutynia , S. Kwang , B. Lackey , H. Lai , M. Landry , R. Lang , J. Lange , B. Lantz , K. Lanza , D. Lasky , M. Laxen , A. Lazzarini , C. Lazzaro , P. Leaci , S. Leavey , C. Lee , M. Lee , H. Lee , K. Lee , J. Lehmann (54) , A. Lenon , M. Leonardi , N. Leroy (11) , N. Letendre (8) , Y. Levin (55) , T. Li , S. Linker , T. Littenberg , J. Liu , L. Lo , A. Lockerbie , T. London , J. Lord , M. Lorenzini , V. Loriette (56) , M. Lormand , G. Losurdo , J. Lough , C. Lousto , G. Lovelace , H. Lück , D. Lumaca , A. Lundgren , R. Lynch , Y. Ma (57) , R. Macas , S. Macfoy , B. Machenschalk , M. Macinnis , M. Macleod , I. Magaña Hernandez , F. Magaña-Sandoval , L. Magaña Zertuche , M. Magee , E. Majorana , I. Maksimovic (56) , N. Man (1) , V. Mandic (49) , V. Mangano (58) , L. Mansell , M. Manske , M. Mantovani , F. Marchesoni , F. Marion (8) , S. Márka (14) , Z. Márka (59) , C. Markakis , A. Markosyan , A. Markowitz , E. Maros , A. Marquina , F. Martelli , L. Martellini (1) , W. Martin (60) , M. Martin , D. Martynov , K. Mason , E. Massera , A. Masserot (8) , J. Massinger , M. Reid , S. Mastrogiovanni , A. Matas , F. Matichard , L. Matone , N. Mavalvala , N. Mazumder , R. Mccarthy , D. Mcclelland , S. Mccormick (61) , L. Mcculler , C. Mcguire , G. Mcintyre , J. Mciver , J. Mcmanus , L. Mcneill , T. Mcrae , T. Williams , D. Meacher (1) , G. Meadors , M. Mehmet , J. Meidam , E. Mejuto-Villa , A. Melatos , G. Mendell , A. Mercer , L. Merilh , M. Merzougui (1) , S. Meshkov , C. Messenger , C. Messick (62) , R. Metzdorff (48) , M. Meyers , H. Miao , C. Michel (9) , H. Middleton , E. Mikhailov , L. Milano , L. Miller , B. Miller , J. Miller , M. Millhouse , M. Milovich-Goff , O. Minazzoli (1) , Y. Minenkov , J. Ming (63) , C. Mishra , S. Mitra , P. Mitrofanov , G. Mitselmakher , R. Mittleman , D. Moffa , A. Moggi , K. Mogushi , M. Mohan , S. Mohapatra (22) , M. Montani , J. Moore , D. Moraru , G. Moreno (64) , S. Morriss , B. Mours (8) , M. Mow-Lowry , G. Mueller , A. Muir (65) , Arunava Mukherjee , D. Mukherjee , S. Mukherjee , N. Mukund , A. Mullavey , J. Munch , A. Muñiz , M. Muratore , G. Murray , K. Napier , I. Nardecchia , L. Naticchioni , K. Nayak , J. Neilson , G. Nelemans , J. Nelson , M. Nery , A. Neunzert , L. Nevin , J. Newport , G. Newton , K. Ng , T. Nguyen , D. Nichols , A. b. Nielsen , S. Nissanke , A. Nitz , A. Noack , F. Nocera , D. Nolting , C. North , L. Nuttall , J. Oberling , G. O’dea , H. Ogin , J. Oh , H. Oh , F. Ohme , M. Okada , M. Oliver , P. Oppermann , J. Oram , B. Rei , R. Ormiston , L. Ortega , R. O’shaughnessy , S. Ossokine , J. Ottaway , H. Overmier , J. Owen , A. Pace (31) , J. Page (66) , M. Page , A. Pai , J. Palamos , O. Palashov , C. Palomba , A. Singh (67) , Howard Pan , Huang-Wei Wei , B. Pang , T. Pang , C. Pankow , F. Pannarale , C. Pant , F. Paoletti , A. Paoli (68) , M. Papa (69) , A. Parida , W. Parker , D. Pascucci , A. Pasqualetti , R. Passaquieti , D. Passuello , M. Patil , B. Patricelli , L. Pearlstone , M. Pedraza , R. Pedurand (9) , L. Pekowsky , A. Pele , S. Penn , J. Perez (70) , A. Perreca , M. Perri , H. Pfeiffer , M. Phelps , J. Piccinni , M. Pichot (1) , F. Piergiovanni , V. Pierro , G. Pillant , L. Pinard (9) , M. Pinto , M. Pirello , M. Pitkin , M. Poe , R. Poggiani , P. Popolizio , K. Porter (71) , A. Post , J. Powell , J. Prasad , J. Pratt , G. Pratten , V. Predoi , T. Prestegard , M. Prijatelj , M. Principe , S. Privitera , A. Prodi (72) , L. Prokhorov , O. Puncken , M. Punturo , P. Puppo , M. Pürrer , H. Qi , V. Quetschke , A. Quintero , R. Quitzow-James , J. Raab , S. Rabeling , H. Radkins , P. Raffai , S. Raja , C. Rajan , B. Rajbhandari , M. Rakhmanov , K. Ramirez , A. Ramos-Buades , P. Rapagnani , V. Raymond , M. Razzano (73) , J. Read , T. Regimbau (1) , L. Rei , S. Reid , H. Reitze , W. Ren (74) , S. Reyes , F. Ricci (75) , M. Ricker , S. Rieger , K. Riles , M. Rizzo , A. Robertson , R. Robie , F. Robinet (11, 76) , A. Rocchi (77) , L. Rolland (8) , J. Rollins , J. Roma , J. Romano , R. Romano , C. Romel , J. Romie , François Bondu (78) , Angélique Lartaux-Vollard
1 ARTEMIS - Astrophysique Relativiste Théories Expériences Métrologie Instrumentation Signaux
2 IMP - Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China
3 OU - The Open University [Milton Keynes]
4 State Key Laboratory of Marine Geology [Shanghai]
5 IHES - Institut des Hautes Études Scientifiques
6 UM - University of Malaya = Universiti Malaya [Kuala Lumpur, Malaisie]
7 MEMS CORE Co
8 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules
9 LMA - Laboratoire des matériaux avancés
10 Center for Neuroendocrinology
11 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
12 AEI - Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)
13 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
14 Department of Physics
15 ULB - Université libre de Bruxelles
16 ACES - Department of Environmental Science and Analytical Chemistry [Stockholm]
17 Acta - Les instituts techniques agricoles
18 Department of Astrophysics [Nijmegen]
19 LAREG - LAboratoire de REcherche en Géodésie [Paris]
20 OHP - Observatoire de Haute-Provence
21 University of Alberta
22 Physics Department
23 Département de Physique
24 Department of Chemical Engineering
25 CSSAR
26 Department of Chemistry [West Bengal]
27 UMR CNRS 8179
28 Department of Physics and Astronomy [Northfield]
29 UWA - The University of Western Australia
30 CITERES - Cités, Territoires, Environnement et Sociétés
31 CERN - European Organization for Nuclear Research
32 Department of Physiology and Pharmacology
33 LIGO Laboratory
34 Vitrociset S.p.a.
35 Department of Physics [Parma]
36 Department of Mathematics [Berkeley]
37 INFN, Sezione di Genova - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
38 ICM - Institute of Marine Sciences / Institut de Ciències del Mar [Barcelona]
39 Dipartimento di Fisica [Roma La Sapienza]
40 IMFS - Institut de Mécanique des Fluides et des Solides
41 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
42 LMI - Laboratoire des Matériaux Inorganiques
43 EGO - European gravitational Observatory
44 Polymer-Institut, University of Karlsruhe
45 Los Gatos Res Inc
46 PDI - Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik
47 INFN, Sezione di Firenze - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Firenze
48 LKB (Lhomond) - Laboratoire Kastler Brossel
49 University of Minnesota System
50 Virgo
51 JIFRESSE
52 CEE - Civil and Environmental Engineering [Illinois]
53 BARC - Bhabha Atomic Research Centre
54 ArcelorMittal Maizières Research SA
55 UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul [Porto Alegre]
56 ESPCI Paris - Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris
57 Imaging Sciences and Biomedical Engineering Division [London]
58 IFSI - Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario
59 Department of Physics
60 UR EMAX - Ecosystèmes méditerranéens et risques
61 School of Environmental Sciences
62 LKB (Lhomond) - Laboratoire Kastler Brossel
63 AEI - Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik ( Albert-Einstein-Institut )
64 Forestry School, University of Extremadura, Plasencia
65 University of Bath [Bath]
66 L3MR - Laboratoire de Mesures et Modélisation de la Migration des Radionucléides
67 OLVAC - Océan du Large et Variabilité Climatique
68 Department of Biomedical Sciences
69 INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
70 SSOLEIL - Synchrotron SOLEIL
71 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie
72 IMEM-CNR - Istituto dei Materiali per l'Elettronica ed il Magnetismo [Genova]
73 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
74 Department of Physics Department [Fayetteville]
75 Polito - Politecnico di Torino = Polytechnic of Turin
76 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
77 SensorDynamics AG
78 FOTON - Institut des Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON
M. Aloy
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W. Anderson
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M. Arène
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G. Arun
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F. Aubin
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Angélique Lartaux-Vollard

Résumé

The detection of gravitational waves with Advanced LIGO and Advanced Virgo has enabled novel tests of general relativity, including direct study of the polarization of gravitational waves. While general relativity allows for only two tensor gravitational-wave polarizations, general metric theories can additionally predict two vector and two scalar polarizations. The polarization of gravitational waves is encoded in the spectral shape of the stochastic gravitational-wave background, formed by the superposition of cosmological and individually unresolved astrophysical sources. Using data recorded by Advanced LIGO during its first observing run, we search for a stochastic background of generically polarized gravitational waves. We find no evidence for a background of any polarization, and place the first direct bounds on the contributions of vector and scalar polarizations to the stochastic background. Under log-uniform priors for the energy in each polarization, we limit the energy densities of tensor, vector, and scalar modes at 95% credibility to Ω$_0^T$ < 5.58×10$^{-8}$, Ω$_0^V$ < 6.35×10$^{-8}$, and Ω$_0^S$ < 1.08×10$^{-7}$ at a reference frequency $f_0$ = 25 Hz.
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hal-01933956 , version 1 (31-08-2022)

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Citer

M. Aloy, W. Anderson, M. Arène, G. Arun, F. Aubin, et al.. Search for tensor, vector, and scalar polarizations in the stochastic gravitational-wave background. Physical Review Letters, 2018, 120 (20), pp.201102. ⟨10.1103/PhysRevLett.120.201102⟩. ⟨hal-01933956⟩
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