Volkswacht Bodensee - Physique: MICROSCOPE vérifie un pilier de la théorie d'Einstein

Lancé en 2016, MICROSCOPE s'est installé en orbite à 710 km d'altitude, et a fourni des données pendant deux ans et demi.

Le micro-satellite, construit par le CNES (Centre national d'études spatiales), abritait deux accéléromètres T-SAGE de l'ONERA, le centre français de recherche aérospatiale. Ce dernier s'est aussi chargé du traitement des données, grâce aux outils de simulation et traitement des données développé par l'Observatoire de la Côte d'Azur.

Tout part de Galilée, au 17e siècle, qui postule qu'en lâchant deux corps de masse et composition distinctes au même moment, ils touchent le sol en même temps. Trois siècles plus tard, un astronaute de la mission Apollo XV l'illustrera en laissant tomber, apparemment à la même vitesse, une plume et un marteau à la surface de la Lune.

Entretemps, Newton a postulé le "principe d'équivalence" entre la force gravitationnelle et la force d'inertie que subirait un corps dans une situation d'accélération.

Ce principe est un pilier de la théorie de la relativité d'Albert Einstein, qui décrit la gravitation comme une courbure de l'espace-temps déformé par la matière.

Il a été vérifié sur Terre avec un degré de précision relative jusqu'à la 13e décimale en 2007. Mais l'espace est l'environnement idéal pour aller plus loin, en s'affranchissant de multiples perturbations propres à la surface terrestre.

Le résultat présenté mercredi, qui fait l'objet de publications dans les prestigieuses revues Physical Review Letters et Classical Quantum Gravity, vérifie le principe d'équivalence avec une mesure précise à la quinzième décimale.

MICROSCOPE a comparé à l'aide d'un accéléromètre les forces nécessaires pour maintenir immobiles deux cylindres, de masse et de composition différentes, suspendus dans un petit container sous vide et soumis à la gravitation terrestre.

Vérifier le principe d'équivalence revenait à vérifier que les deux forces étaient égales. Le tout avec une précision dont "l'équivalent serait de mesurer le poids d'une mouche sur un super-tanker de 500.000 tonnes", a expliqué Manuel Rodrigues, un responsable de l'expérience à l'ONERA, en présentant les résultats au siège du CNES.

La performance de la mesure a reposé à la fois sur un système de contrôle du satellite permettant d'obtenir une stabilité quasi parfaite, et un traitement des données corrigeant les signaux parasites, comme par exemple les "craquements" dus aux déformations du revêtement isolant la machine sous l'effet du soleil.

De futurs projets, comme MICROSCOPE2, ambitionnent d'affiner encore la mesure. Avec pour enjeu de tester plus loin un des piliers de la théorie de la relativité générale. Et au-delà, d'éprouver les modèles visant à unifier la théorie de la relativité avec la théorie quantique, qui prédisent pour la plupart des violations du principe d'équivalence.

J.Horn--BTB