Les scientifiques ont montré que la théorie de la relativité générale d’Einstein est correcte avec un degré de précision remarquable, bien qu’elle existe depuis plus d’un siècle.
L’équipe à l’origine de la recherche voulait tester un composant de La théorie de la relativité générale d’Einstein appelé le principe d’équivalence faible, qui stipule que tous les objets, quelle que soit leur masse ou leur composition, devraient tomber librement de la même manière dans un champ gravitationnel particulier lorsque les interférences de facteurs tels que la pression atmosphérique sont supprimées. Pour ce faire, les scientifiques ont mesuré l’accélération d’objets en chute libre sur un satellite français appelé MICROSCOPE, lancé en 2016.
L’une des preuves les plus célèbres du principe d’équivalence faible s’est produite lors d’une apollon 15 le moonwalk, lorsque l’astronaute David Scott a laissé tomber une plume et un marteau géologique en même temps ; sans résistance de l’air, les deux objets ont accéléré vers la surface de la lune au même rythme. Dans un style similaire, MICROSCOPE transporte des masses d’essai de chute libre en alliages de platine et de titane. Les forces électrostatiques maintiennent les masses d’essai dans les mêmes positions les unes par rapport aux autres, de sorte que toute différence générée dans cette force électrostatique appliquée devrait être le résultat d’écarts dans les accélérations des objets.
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Les résultats de l’équipe, qui sont l’aboutissement de 20 ans de recherche, ont révélé que l’accélération des paires d’objets en chute libre ne différait pas de plus d’une partie sur 10 ^ 15, ou 0,000000000000001, ce qui signifie qu’ils n’ont trouvé aucune violation du principe d’équivalence faible supérieure que ça.
En plus d’imposer des restrictions sur les écarts par rapport au principe d’équivalence faible, les résultats découragent également tout écart par rapport à la théorie d’Einstein de 1915. la gravité, relativité générale, dans son ensemble. Les scientifiques continuent de rechercher de telles déviations parce que la relativité générale, la meilleure description que nous ayons de la gravité, ne concorde pas avec la physique quantique, le meilleur modèle que nous ayons de la réalité à des échelles incompréhensiblement petites.
Aucun signe de déviation, donc, signifie qu’il n’y a toujours pas d’indices d’extensions de la relativité générale en attente d’être trouvées qui pourraient combler l’écart avec la physique quantique.
“Nous avons de nouvelles et bien meilleures contraintes sur toutes les théories futures car ces théories ne doivent pas violer le principe d’équivalence à ce niveau”, a déclaré Gilles Métris, membre de l’équipe MICROSCOPE et scientifique à l’Observatoire de la Côte d’Azur en France, dans un déclaration (s’ouvre dans un nouvel onglet) de l’American Physical Society, qui a publié la recherche.
MICROSCOPE a été lancé en avril 2016 et le personnel de la mission a publié ses résultats préliminaires en 2017. L’analyse des données s’est poursuivie dans tous les sens, même après la fin de l’expérience en 2018.
Le fait que la nouvelle recherche n’ait trouvé aucune violation du principe d’équivalence faible impose les contraintes les plus fortes à ce jour sur cet élément de la relativité générale, et les résultats jettent également les bases de tests encore plus sensibles à l’avenir.
C’est parce que les scientifiques ont inclus des suggestions sur la façon dont la configuration expérimentale qu’ils ont utilisée pourrait être améliorée. Les mises à niveau potentielles incluent la réduction des imperfections du revêtement des satellites qui peuvent affecter les mesures d’accélération, ainsi que le remplacement des systèmes câblés par des systèmes utilisant des connexions sans fil, ont-ils écrit.
Un satellite mettant en œuvre ces améliorations pourrait potentiellement détecter des violations du principe d’équivalence faible aussi petites que 1 partie sur 10 ^ 17, 100 fois plus sensible que MICROSCOPE. Mais l’équipe prédit que ces améliorations ne seront pas réalisables avant un certain temps, ce qui signifie que, pour l’instant, l’expérience MICROSCOPE restera le meilleur test du principe d’équivalence faible.
“Pendant au moins une décennie ou peut-être deux, nous ne verrons aucune amélioration avec une expérience de satellite spatial”, a déclaré Manuel Rodrigues, membre de l’équipe MICROSCOPE et scientifique à l’ONERA, un institut de recherche français spécialisé dans l’aérospatiale. même déclaration. .
Les recherches de l’équipe ont été publiées mercredi 14 septembre dans la revue Lettres d’examen physique (s’ouvre dans un nouvel onglet) et un numéro spécial de Classical and Quantum Gravity.
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