Un principe clé de la relativité générale d’Einstein vient de passer son test le plus rigoureux

Une équipe internationale de chercheurs a réalisé le premier test expérimental dans l’espace de l’un des principaux piliers de la théorie de la relativité générale d’Einstein : le principe d’équivalence faible.

Une précision inédite

Le principe d’équivalence faible suggère que les corps se trouvant dans un même champ gravitationnel tombent à la même vitesse lorsqu’aucune autre force (résistance à l’air) n’agit sur eux, y compris lorsqu’ils possèdent des masses ou des compositions différentes.
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Physical Review Letters, une équipe de scientifiques a testé ce principe en mesurant les accélérations d’objets en chute libre à l’aide d’un satellite en orbite autour de la Terre.

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Pour ce faire, les chercheurs se sont appuyés sur le rapport d’Eötvös, pour lequel une différence de plus d’une partie sur 10¹⁵ (un billiardième) dans les accélérations de deux objets indique une violation du principe d’équivalence faible.

Les deux corps en question étaient des cylindres de platine et de titane, placés dans la chambre du satellite MICROSCOPE et maintenus en équilibre par des forces électrostatiques visant à corriger de minuscules perturbations sur l’engin. L’examen des données a révélé que les accélérations des paires d’objets différaient d’environ une partie sur 10¹⁵, confirmant la validité de cette composante essentielle de la théorie d’Einstein à une telle échelle.

« En plus de ses résultats remarquables, cette expérience a validé de nombreux concepts et identifié des pistes d’amélioration. Compte tenu des défis auxquels la physique fondamentale est encore confrontée, ce résultat peut inciter à aller au-delà de ce niveau de précision », ont déclaré les auteurs de l’étude.

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Des pistes d’amélioration

Afin d’améliorer encore ce cadre expérimental, l’équipe évoque la réduction des craquements du revêtement du satellite ayant affecté les mesures d’accélération, ainsi que le remplacement des câbles par des dispositifs sans contact. Selon elle, une future expérience profitant de telles corrections permettrait de mesurer les violations potentielles du principe d’équivalence faible au niveau d’une partie sur 10^-17.

Toutefois, les résultats de MICROSCOPE resteront probablement les contraintes les plus précises sur le principe d’équivalence faible « pendant une décennie, voire peut-être deux », estime Manuel Rodrigues, de l’Office national d’études et de recherches aérospatiales.