Le principe d'équivalence d'Albert Einstein

Le principe d'équivalence consiste à ce que deux masses de matériaux différents (plomb et plume) chutent à l'identique dans le vide. Albert Einstein a d'ailleurs élaboré la théorie de la relativité générale sur ce principe.

Mais, jusqu'alors ce principe d'équivalence n'avait jamais été vérifié avec une extrême précision.

Au cours de la mission Microscope (satellite), les scientifiques responsables du projet ont ainsi testé ce fameux principe dans l'espace avec une précision inégalée. Ce 4 décembre, ils se sont réunis afin d'annoncer ce succès. À un cent-millième de milliardième près, soit à 2.10^-14, ils ont prouvé que le principe d'équivalence était bien en conformité avec les prédictions du physicien théoricien.

Jean-Yves le Gall, Président du Centre national d'études spatiales (Cnes) a précisé les défis technologiques qu'ils ont dû relever afin d'accomplir une telle expérience dans l'espace, sachant que peu de missions spatiales réalisent des tests de physique fondamentale dans l'espace. "C'est une des missions les plus enrichissantes du Cnes, et il a fallu beaucoup d'opiniâtreté aux chercheurs qui la défendaient", a-t-il déclaré.

En principe donc, deux masses de matériaux différents doivent tomber pareillement sur Terre dans un champ de force gravitationnel. Cependant, dans l'espace, en l'absence de pesanteur, ces deux masses doivent rester immobiles. La principale difficulté de ce test a été de veiller à ce que le moindre déplacement ou friction ne vienne fausser le résultat. Et pour compenser les variations résiduelles de traînée, le satellite a évacué quelques grammes de gaz par orbite.

Quant à Thibault Damour, Professeur à l'Institut des hautes études scientifiques (IHES) à Bures-sur-Yvette (sud-ouest de Paris dans le département de l’Essonne en région Île-de-France), il a expliqué l'intérêt de cette expérience : "Aujourd'hui le Graal de la physique est de parvenir à élaborer une théorie de gravité quantique qui puisse réconcilier la physique de l'infiniment petit (celle qui régit le monde des atomes et particules, c'est-à-dire la mécanique quantique) avec la relativité générale (qui décrit les galaxies et les grandes distances dans l'Univers). C'est pourquoi de nombreuses équipes travaillent aujourd'hui sur les théories de gravité quantiques. Ainsi une foule d'hypothèses a vu le jour.  Or, certaines d'entre elles prévoient une violation du principe d'équivalence à 10^-13 près. Il était donc important de tester à ces précisions le fameux principe."

Microscope va poursuivre ce test, car 10 % seulement des données ont été analysés. Au terme de la mission, les scientifiques espèrent parvenir à une meilleure précision, soit de 10^-15. C'est le rapport entre la masse d'une mouche (environ un dixième de gramme, 10^-1) et celle d'un navire-citerne de 500 000 tonnes. Or, afin de rejeter certaines théories de la gravité quantique, il faut encore atteindre un facteur de 1 000 pour arriver à 10^-18, soit un milliardième de milliardième. Sujet de discussions à venir entre physiciens et agences spatiales.