Que se passe-t-il
Les scientifiques ont envoyé un satellite dans l’espace pour tester le principe d’équivalence faible d’Einstein avec une extrême précision.
en quoi est-ce important
Le principe d’équivalence faible fait partie intégrante de la relativité générale, de sorte que les résultats de ces tests offrent encore plus de soutien à une théorie centrale de notre univers.
En 1916, Albert Einstein a osé déclarer qu’Isaac Newton avait tort sur la gravité. Non, dit-il, ce n’est pas une force mystérieuse émanant de la Terre.
Au lieu de cela, Einstein a imaginé que l’espace et le temps sont tordus dans une grille interdimensionnelle, et les cordes de cette grille sont comme des trombones déroulés. flexible; C’est seulement parce que nous existons dans ce genre de maillage immatériel, croyait-il, que nos simples corps humains expérimentent la façade d’une force qui nous maintient au sol. Nous appelons cela la gravité.
(Si cela vous fait mal au cerveau, ne vous inquiétez pas, voici un article consacré à la décomposition de ce concept.)
Et tandis que le génie mathématique faisait référence à cette notion déroutante comme sa théorie de la relativité générale, un titre qui est resté, ses pairs l’ont qualifié de “totalement impraticable et absurde”, un titre qui ne l’était pas. Contre toute attente, l’idée étonnante d’Einstein n’a pas encore échoué. Ses prémisses sont vraies à la fois à la plus petite et à l’échelle incompréhensiblement grande. Les experts ont essayé de les percer à maintes reprises, mais la relativité générale prévaut toujours.
Et mercredi, grâce à une ambitieuse expérience satellite, les scientifiques ont annoncé qu’une fois de plus, la relativité générale s’est révélée être une vérité fondamentale de notre univers. L’équipe a effectué ce qu’elle appelle le “test le plus précis” de l’un des aspects clés de la relativité générale, appelé le principe d’équivalence faible, avec une mission appelée Microscope.
“Je travaille sur ce sujet depuis plus de 20 ans et je me rends compte de la chance que j’ai eu d’être le chef de projet de l’instrument scientifique et co-investigateur pour cette mission”, a déclaré Manuel Rodrigues, scientifique au Laboratoire aérospatial français. Onera et auteur d’une nouvelle étude, publiée dans la revue Physical Review Letters.
“Il est très rare de laisser un résultat aussi remarquable dans l’histoire de la physique.”
Une représentation de la façon dont la relativité d’Einstein imagine l’univers.
Zooey Liao / Crumpe
Qu’est-ce que le principe d’équivalence faible ?
Le principe d’équivalence faible est étrange.
Cela dit à peu près que tous les objets dans un champ gravitationnel devraient tomber de la même manière lorsqu’aucune autre force n’agit sur eux : je parle d’interférence externe comme le vent, une personne qui donne un coup de pied à l’objet, un autre objet qui le heurte, vous obtenez le occurrence.
Et oui, quand je dis tous les objets, je veux dire tous les objets. Une plume; un piano; un ballon de basket; toi et moi; tout ce que vous pouvez imaginer, vraiment, selon ce principe doit tomber exactement de la même manière.
Le projet Microscope a envoyé un satellite en orbite terrestre contenant deux objets : un alliage de platine et un alliage de titane. “La sélection était basée sur des considérations technologiques”, a déclaré Rodrigues, comme si les matériaux étaient faciles et réalisables à fabriquer en laboratoire.
Mais plus important encore pour comprendre le principe d’équivalence faible, ou WEP, ces alliages ont été lancés sur l’orbite terrestre parce que la substance là-haut existe dans le champ gravitationnel de notre planète sans qu’aucune autre force n’agisse dessus. Parfait pour les critères de test. Une fois le satellite dans l’espace, les chercheurs ont commencé à tester, pendant des années, si la pointe en platine et la pointe en titane tombaient. de la même manière en orbite autour de la Terre.
Ils l’ont fait, à un degré extrêmement précis.
“La partie la plus excitante du projet a été de développer un instrument et une mission que personne n’avait fait auparavant avec un tel niveau de précision : un nouveau monde à explorer”, a déclaré Rodrigues. “En tant que pionniers de ce nouveau monde, nous nous attendions à chaque tournant à faire face à des phénomènes jusqu’alors inédits car nous étions les premiers à y entrer.”
Une capsule utilisée lors de la mission Microscope.
ZARM/Selig – ONERA 2013
Si vous aimez les détails techniques, les résultats de l’expérience ont montré que l’accélération de la chute d’un alliage ne différait pas de l’autre de plus d’une partie sur 10 ^ 15. Une différence au-delà de ce montant, disent les chercheurs, signifierait que WEP est violé par notre compréhension actuelle de la théorie d’Einstein.
Pour l’avenir, l’équipe travaille sur une mission de suivi appelée Microscope 2, qui, selon Rodrigues, testera 100 fois mieux le principe d’équivalence faible.
Cependant, c’est probablement aussi bon qu’il le sera pendant au moins une décennie, selon les chercheurs.
Super, qu’est-ce que cela signifie pour moi ?
D’une certaine manière, la robustesse de la théorie de la relativité générale est un problème. En effet, s’il s’agit d’un modèle essentiel pour comprendre notre univers, ce n’est pas le seulement Appartement.
Nous avons également des constructions comme le modèle standard de la physique des particules, qui explique comment des choses comme les atomes et les bosons fonctionnent, et la mécanique quantique, qui explique des choses comme l’électromagnétisme et l’incertitude de l’existence.
Mais voici l’avertissement.
Les deux concepts semblent aussi incassables que la relativité générale, mais ils ne sont pas compatibles avec elle. Donc… quelque chose ne va pas. Et ce quelque chose nous empêche de créer une histoire unifiée de l’univers physique. Le modèle standard, par exemple, ne peut pas expliquer la gravité, et la relativité générale ne considère pas vraiment les phénomènes quantiques. C’est comme une grande bataille pour être la théorie ultime.
L’équipe Microscope debout avec l’équipe satellite, à droite.
ONERA/Rodrigues 2016
“Certaines théories prévoient un couplage entre la gravitation et certains paramètres électromagnétiques”, a proposé Rodrigues en exemple. “Ce couplage n’existe pas dans la théorie d’Einstein, c’est pourquoi WEP existe.”
Nous sommes à la croisée des chemins.
Mais la doublure argentée est que la grande majorité des scientifiques considèrent que toutes ces théories sont inachevé. Donc, si nous pouvons d’une manière ou d’une autre trouver un moyen de Finaliser eux, localiser un nouveau couplage, par exemple, comme le dit Rodrigues, ou identifier une nouvelle particule à ajouter au modèle standard, qui pourrait nous conduire aux pièces manquantes du puzzle de notre univers.
“Cela devrait être une révolution en physique”, a déclaré Rodrigues, à propos de la rupture du WEP. “Cela signifiera que nous trouverons une nouvelle force, ou peut-être une nouvelle particule comme le graviton : c’est le graal du physicien.”