La relativité à nouveau testée en 2016

En complément de la vidéo du message du 5 Mai 2016, voici une explication de la différence de concept et de l’équivalence de valeur, entre la masse inertielle et la masse gravitationnelle.

Il commence en rappelant que dans F = ma, m est une masse inertielle et que dans F = G (m₁m₂)/r², m₁ et m₂ sont des masses gravitationnelles, pour montrer que dans ce cas elles sont équivalentes. Il poursuit en montrant F = ma s’applique aussi dans le cas d’objets accélérés par la force Coulomb, pour montrer que dans ce cas, la masse inertielle est bien un concept distinct de la masse gravitationnelle. Il conclut que bien qu’étant deux concepts distincts, les deux masses, inertielles et gravitationnelles ont pourtant magiquement la même valeur, que c’est un constat fondamental de la physique mais que personne ne sait expliquer. Les théories d’Einstein, en particuliers, reposent sur cette équivalence, qui pour l’instant n’a pas été infirmée (voir message du 17 Août 2018).

What you never learned about mass — Fermilab — 2017

Voir aussi le message « Re: Le boson de Higgs, responsable de la masse, peut‑être découvert ».

La mission Microscope, sur laquelle s’ouvrait ce sujet, avait testé des prédictions de la gravitation selon Einstein, à l’échelle de la Terre, c’est à dire en gros à nos grandes échelles.

En 2023, l’ESA lancera la mission Euclid, un télescope spatiale qui pourra être utilisé pour tester ces prédictions aux échelles cosmologiques.

APOLLO, encore un autre test de la relativité et il est en cours depuis 2005.

Ce qui avait été testé par l’expérience MICROSCOPE en 2016, était le principe d’équivalence faible. Il existe un principe d’équivalence forte, qui a été testé avec le réflecteur posé sur la Lune par Apollo 11 en 1969, et vers lequel est dirigé un rayon laser depuis la Terre. Il ne sert pas qu’à mesurer la distance Terre‑Lune, puisque la mesure de cette distance, à 2 cm près, sert à vérifier de la principe d’équivalence forte. La même expérience est en cours avec plus de précision depuis 2005, avec un rétroréflecteur déposé sur la Lune par Apollo 15 en 1971. La mesure se fait avec une précision de l’ordre du millimetre. Voir : Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation — APOLLO (ui.adsabs.harvard.edu).

La différence entre un réflecteur et un rétroréflecteur, semble être que le rétroréflecteur renvoie plus de lumière même quand il ne reçoit pas la lumière directement dans son axe. Ils sont constitués de surfaces réfléchissantes perpendiculaires entre elles, ce qui peut faire penser que c’est le même principe que les réflecteurs utilisés dans les feux arrières ou sur les roues des vélos, mais c’est à vérifier.

Euclid a finalement effectivement été lancée le premier Juillet 2023 et ne sert pas qu’à tester la relativité : Euclid: exploring the dark Universe (esa.int) et Euclid liftoff (esa.int).

Une nouvelle expérience est prévue pour tester si deux masses différentes tombent vraiment à la même vitesse dans le vide. Elle mettra en œuvre les atomes d’un gaz refroidit à quelque dizaines de pico‑Kelvin. La même expérience avec le même gaz, a déjà été réalisée en Allemagne dans un tour sous‑vide, mais la précision pouvant être atteinte n’est pas suffisante, raison pour laquelle elle sera effectuée en jour dans l’espace, dans un satellite en orbite autour de la Terre.

L’objet le plus calme au monde — Julien Bobroff (*) — 25 Septembre 2024


(*) Auteur du livre, « La physique de l’extrême »