Des satellites testent la théorie de la relativité générale d’Einstein

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Einstein-théorie-préservée

En août 2014, une fusée a lancé les cinquième et sixième satellites du système de navigation mondiale Galileo, une réponse de 11 milliards de dollars de l’Union européenne au GPS américain. Mais la célébration a tourné à la déception quand il est devenu évident que les satellites avaient été placés aux mauvais «endroits» cosmiques. Au lieu d’être placés sur des orbites circulaires à des altitudes stables, ils ont été bloqués sur des orbites elliptiques, inutilisables pour la navigation.

Tester la théorie de la relativité générale

L’incident a toutefois offert une occasion rare de mener une expérience de physique fondamentale. Deux équipes de recherche indépendantes – l’une dirigée par Pacôme Delva de l’Observatoire de Paris en France, l’autre par Sven Herrmann de l’Université de Brême en Allemagne – ont surveillé leurs satellites pour rechercher des trous dans la théorie de la relativité générale d’Einstein.

«La relativité générale continue d’être la description la plus précise de la gravité et jusqu’à présent, elle a résisté à un grand nombre de tests expérimentaux et d’observation», déclare Eric Poisson, physicien à l’Université de Guelph en Ontario, qui ne participait pas à cette nouvelle recherche.

Néanmoins, les physiciens n’ont pas été en mesure de fusionner la relativité générale avec les lois de la mécanique quantique, qui expliquent le comportement de l’énergie et de la matière à très petite échelle. «C’est l’une des raisons de penser que la gravité n’est pas ce qu’Einstein nous a expliqué», déclare Poisson. « C’est probablement une bonne approximation, mais l’histoire est plus importante. »

Le temps passera plus lentement près d’un objet massif

La théorie d’Einstein prévoit que le temps passera plus lentement près d’un objet massif, ce qui signifie qu’une horloge à la surface de la Terre devrait se déclencher à une vitesse plus lente que celle d’un satellite en orbite. Cette dilatation temporelle est connue sous le nom de décalage gravitationnel. Toute déviation subtile par rapport à ce modèle pourrait donner aux physiciens des indices pour une nouvelle théorie qui unifierait la gravité et la physique quantique.

Même après que les satellites Galileo eurent été rapprochés des orbites circulaires, ils montaient et chutaient encore environ de 8 500 km deux fois par jour. Pendant trois ans, les équipes de Delva et d’Herrmann ont observé comment ces changements de gravité qui en résultaient modifiaient la fréquence des horloges atomiques des satellites.

Lors d’un précédent test gravitationnel mené en 1976 lors du lancement de la fusée suborbitale Gravity Probe-A dans l’espace avec une horloge atomique à bord, les chercheurs ont constaté que la relativité générale prédisait le décalage de fréquence de l’horloge avec une incertitude de 1,4 × 10–4.

Cette théorie règne toujours

Ces nouvelles études, publiées en décembre dernier dans Physical Review Letters, ont à nouveau vérifié la prédiction d’Einstein, et augmentés cette précision d’un facteur de 5,6. Donc, pour l’instant, la théorie centenaire règne toujours.

Source : Scientific American
Crédit photo : Pexel

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