EINSTEIN

Einstein avait-il raison !

Einstein au centre de « Gravity »

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Einstein avait-il raison ? Plusieurs points de sa théorie de la relativité générale, échafaudée en 1915, n’ont pas encore été vérifiés, du moins directement. Ce sera peut-être chose faite si la sonde américaine Gravity Probe B (GPB) réussit sa mission.***
Physique. La sonde américaine, dont le tir est prévu ce soir, doit tester la relativité générale. Einstein au centre de « Gravity »

Par Denis DELBECQ ** mardi 20 avril 2004 (Liberation - 06:00)

Après le report du tir prévu hier, elle doit quitter la base californienne de Vandenberg ce soir à 18 heures 57 minutes et 24 secondes (heure de Paris) à bord d’une fusée Delta II, pour être placée en orbite polaire. A la seconde près, puisque c’est la fenêtre de tir riquiqui dont dispose la Nasa. « Elle dispose d’un seul instant chaque jour pour que la mise en orbite soit conforme aux besoins de l’expérience », explique Philippe Kletzkine, de l’Agence spatiale européenne. Le lancement concrétise plus de quarante ans de préparation des chercheurs et ingénieurs de la Nasa et de l’université de Stanford (Californie).

L’expérience était simple, reconnaissent ses pères, mais il aura fallu des décennies pour que la technologie la rende possible. « Gravity Probe B est l’expérience la plus ambitieuse que conduira la Nasa au cours de ce millénaire », s’est enthousiasmé Franck McDonald, un ex-scientifique de la Nasa, dans un communiqué.

Clefs. Selon Einstein, la présence d’une masse ­ ou, plus précisément, d’un champ de gravitation ­ déforme la géométrie de l’espace et du temps. Un peu comme une bille déforme une toile tendue et attire à elle tout objet que l’on pose dessus. « Sur Terre, cette déformation est noyée dans la gravitation, ce qui empêche de la mesurer directement, explique Philippe Kletzkine. C’est pour cette raison que l’expérience se fait dans l’espace. Pas trop près de la Terre pour ne pas subir l’influence de la traînée dans ce qu’il reste d’atmosphère, et pas trop loin pour que l’effet reste mesurable. » Le meilleur compromis trouvé par la Nasa est une orbite polaire presque circulaire, avec une altitude d’environ 650 km.

Tout repose sur un gyroscope : une sphère de quatre centimètres de diamètre à peine qui tourne librement dans le vide, à raison de dix mille tours par minute. Faite de quartz, elle est recouverte d’une très fine couche de niobium, un supraconducteur. La rotation de l’ensemble crée un faible champ magnétique. C’est ainsi que toute modification de son mouvement ­ et donc du champ induit ­ sous l’emprise d’une force extérieure, même infime, est immanquablement repérée. Le gyroscope sera pointé sur une étoile distante, IM Pégase, en guise de référence. La courbure locale de l’espace provoquée par la présence de la Terre provoquera un minuscule déplacement de l’axe de rotation du gyroscope par rapport à Pégase. Si faible qu’il a fallu s’assurer d’un polissage et d’une régularité presque parfaits de la sphère de quartz. Si on gommait les aspérités (montagnes et fosses océaniques) de la Terre au même point, l’Everest culminerait à moins de trois mètres d’altitude ! C’est, selon les dires de la Nasa, « l’objet le plus sphérique jamais construit par l’homme ». L’ensemble du dispositif sera plongé dans un bain glacial d’hélium « superfluide », dont la température ne dépasse pas 1,8 Kelvin (- 271,4° C). Vue de loin, GPB est un gros thermos à 700 millions de dollars qui a résisté à sept reprises aux coupes imposées par le Congrès dans le budget de la Nasa... Un prix qui justifie la présence à bord de quatre gyroscopes pour être sûr d’obtenir un résultat.

Tant qu’il restera de l’hélium pour refroidir les instruments (au moins seize mois si tout se passe bien), la sonde tentera donc de répondre à deux questions. La courbure de l’espace provoquée par la Terre est-elle en conformité avec ce qu’annonce la théorie de la relativité générale ? Et les effets relativistes de la rotation de la Terre sont-ils compatibles avec ce que prévoient les modèles issus de cette théorie ? Si c’est le cas, la Nasa détiendra deux clefs dans cette longue quête de connaissance. Et si la sonde devait signer l’échec de ce qui a fait la renommée d’Einstein ? « Même une petite divergence révélée par les mesures de GPB pourrait affecter fortement notre compréhension de l’univers », a averti Robert Reasenberg, directeur associé du Centre d’astrophysique de Cambridge (Massachusetts, Etats-Unis).

Rêve. A Stanford, tout le monde retient son souffle. A commencer par Francis Everitt, le scientifique en chef de la mission. Il avait quitté sa Grande-Bretagne natale en 1960 « pour deux ou trois ans de recherche » aux Etats-Unis, a rappelé la Nasa. Après quarante années consacrées au projet, son rêve de gosse est enfin à portée de main.

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