Les physiciens viennent de proposer une nouvelle mesure précise de la gravité.
La valeur récemment publiée de la force de gravité, connue sous le nom de « G » ou « Big G », est nettement inférieure à certaines mesures précédentes, rapportent des chercheurs dans le rapport d'avril. Métrologie. Ce désaccord reflète une tendance de longue date et pourrait signifier qu’il existe des facteurs cachés affectant ces types d’expériences gravitationnelles.
Depuis qu'Isaac Newton a publié sa théorie de la gravité au XVIIe siècle, les chercheurs tentent de mesurer la force de la gravité. Mais comme c’est la plus faible des quatre forces fondamentales de la nature, elle est la plus difficile à mesurer avec précision. Une douzaine d’expériences de précision au cours des 50 dernières années ont révélé une diversité de valeurs.
« Toutes les autres constantes fondamentales sont mesurées très précisément, et le grand G est en quelque sorte une valeur aberrante », explique le physicien Michael Ross de l'Université de Washington à Seattle, qui n'a pas participé à la nouvelle étude. Par exemple, la constante fondamentale qui définit l’intensité de la force électromagnétique est connue avec environ 100 000 fois moins d’incertitude.
Se limiter à G n'affectera pas la façon dont nous mesurons le poids des objets dans notre vie quotidienne. Mais connaître précisément la constante fondamentale est important pour garantir que rien de crucial ne manque dans notre compréhension de la gravité. Si les désaccords entre les mesures de G s’avéraient être le reflet de la nature, dit Ross, cela briserait complètement la physique. « C'est pourquoi nous passons autant de temps à essayer de déterminer ces chiffres, car ils contrôlent réellement l'univers tout entier. »
La manière la plus courante de mesurer G consiste à suspendre des masses par des fibres ou des fils pour mesurer l'attraction gravitationnelle entre elles. En 1798, le scientifique anglais Henry Cavendish a développé une telle configuration, appelée balance de torsion, et les scientifiques n'ont cessé depuis d'affiner la méthode.
Pour cette nouvelle étude, le physicien Stephan Schlamminger et ses collègues ont recréé une expérience d'équilibre de torsion réalisée pour la première fois en France au début des années 2000. Dans cette configuration, quatre grandes masses sur un anneau rotatif encerclaient quatre masses plus petites sur un disque suspendu. G a été calculé en mesurant le mouvement infime des petites masses alors que les forces gravitationnelles les tiraient vers les masses plus grandes.
En se concentrant sur une technique existante, l’équipe espérait éviter de simplement ajouter un autre point de données provenant d’une approche entièrement nouvelle.
« L'expérience m'a pris environ 10 ans », explique Schlamminger, de l'Institut national des normes et de la technologie de Gaithersburg, dans le Maryland. « Les résultats soulignent à quel point il est difficile de mesurer cette constante gravitationnelle. »
L’expérience recréée suivait le plus fidèlement possible la configuration française. Pour éviter de biaiser le résultat, les chercheurs se sont cachés une partie de l’étalonnage jusqu’à la fin. En cours de route, ils ont également découvert des effets jusqu’alors inexpliqués, notamment la pression atmosphérique. L'équipe est finalement arrivée à sa nouvelle valeur pour G : 6,67387 × 10−11 mètres cubes par kilogramme par seconde carrée.
Cette valeur est inférieure de 0,0235 % aux résultats de l'expérience française originale – une différence notable compte tenu de la précision de la mesure – mais plus proche de la valeur officiellement recommandée par le Comité sur les données du Conseil scientifique international, qui évalue les mesures des constantes fondamentales et publie les valeurs recommandées.
Bien que le résultat ne mette pas fin au débat, il ajoute un nouveau point de données important et les chercheurs espèrent qu'il aidera les scientifiques à poursuivre la quête d'un G fiable.
