Un concept d'artiste de l'espace-temps tordu autour de la Terre. Crédit d'image: NASA. Cliquez pour agrandir
La Terre est-elle dans un tourbillon d'espace-temps?
Nous connaîtrons bientôt la réponse: une expérience physique de la NASA / Stanford appelée Gravity Probe B (GP-B) a récemment terminé une année de collecte de données scientifiques en orbite terrestre. Les résultats, qui prendront une autre année à analyser, devraient révéler la forme de l'espace-temps autour de la Terre et, éventuellement, du vortex.
Le temps et l'espace, selon les théories de la relativité d'Einstein, sont tissés ensemble, formant un tissu à quatre dimensions appelé «espace-temps». La masse énorme de la Terre fossette ce tissu, un peu comme une personne lourde assise au milieu d'un trampoline. La gravité, dit Einstein, est simplement le mouvement des objets suivant les lignes courbes de la fossette.
Si la Terre était immobile, ce serait la fin de l'histoire. Mais la Terre n'est pas stationnaire. Notre planète tourne, et la rotation devrait tordre légèrement la fossette, la tirant dans un tourbillon à 4 dimensions. C'est ce que GP-B est allé dans l'espace pour vérifier
L'idée derrière l'expérience est simple:
Mettez un gyroscope en rotation autour de la Terre, avec l'axe de rotation pointé vers une étoile éloignée comme point de référence fixe. Libre des forces externes, l'axe du gyroscope devrait continuer de pointer l'étoile pour toujours. Mais si l'espace est tordu, la direction de l'axe du gyroscope devrait dériver au fil du temps. En notant ce changement de direction par rapport à l'étoile, les torsions de l'espace-temps ont pu être mesurées.
Dans la pratique, l'expérience est extrêmement difficile.
Les quatre gyroscopes du GP-B sont les sphères les plus parfaites jamais réalisées par l'homme. Ces boules de ping-pong de quartz fondu et de silicium font 1,5 pouces de diamètre et ne varient jamais d'une sphère parfaite de plus de 40 couches atomiques. Si les gyroscopes n'étaient pas si sphériques, leurs axes de rotation oscilleraient même sans les effets de la relativité.
Selon les calculs, l'espace-temps tordu autour de la Terre devrait entraîner une dérive des axes des gyroscopes de seulement 0,041 seconde d'arc sur une année. Une seconde d'arc correspond à 1 / 3600e de degré. Pour mesurer cet angle raisonnablement bien, GP-B avait besoin d'une précision fantastique de 0,0005 seconde d'arc. C'est comme mesurer l'épaisseur d'une feuille de papier tenue à 100 miles de distance.
Les chercheurs du GP-B ont inventé de toutes nouvelles technologies pour rendre cela possible. Ils ont développé un satellite «sans traînée» qui pourrait frotter contre les couches externes de l'atmosphère terrestre sans déranger les gyroscopes. Ils ont compris comment garder le champ magnétique pénétrant de la Terre hors du vaisseau spatial. Et ils ont concocté un appareil pour mesurer la rotation d'un gyroscope - sans toucher le gyroscope.
La réussite de l'expérience a été un défi exceptionnel. Beaucoup de temps et d'argent étaient en jeu, mais les scientifiques du GP-B semblent l'avoir fait.
"Il n'y a pas eu de surprise majeure" dans la performance de l'expérience, déclare le professeur de physique Francis Everitt, chercheur principal pour GP-B à l'Université de Stanford. Maintenant que la collecte des données est terminée, il dit que l'humeur parmi les scientifiques du GP-B est «beaucoup d'enthousiasme, et une prise de conscience que beaucoup de travail acharné est devant nous.»
Une analyse minutieuse et approfondie des données est en cours. Les scientifiques le feront en trois étapes, explique Everitt. Tout d'abord, ils examineront les données de chaque jour de l'expérience d'un an, en vérifiant les irrégularités. Ensuite, ils décomposeront les données en morceaux d'environ un mois, et enfin, ils examineront toute l'année. En procédant ainsi, les scientifiques devraient être en mesure de trouver les problèmes qu'une analyse plus simple pourrait manquer.
Finalement, les scientifiques du monde entier examineront les données. Selon Everitt, «nous voulons que nos critiques les plus sévères soient nous».
Les enjeux sont élevés. S'ils détectent le vortex, exactement comme prévu, cela signifie simplement qu'Einstein avait raison, encore une fois. Et si ce n'est pas le cas? Il pourrait y avoir une faille dans la théorie d’Einstein, un petit écart qui annonce une révolution dans la physique.
Mais d'abord, il y a beaucoup de données à analyser. Restez à l'écoute.
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
