D'une masse de 300 kg lors de son décollage, le microsatellite scientifique Microscope du Cnes (Centre national d'études spatiales) avait été placé sur une orbite héliosynchrone (à 710 km d'altitude) en avril 2016, dans le cadre d'une mission ayant pour objectif de tester avec une très grande précision l'universalité de la chute libre.
De son nom complet MICROSatellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Équivalence, le satellite embarque des masses cylindriques concentriques en titane et en platine. À l'abri des perturbations dues à la Terre, elles ont subi une chute libre parfaite qui est celle du satellite en orbite qui tombe continuellement. Une chute libre dans le champ gravitationnel de la Terre.
Dans un double accéléromètre différentiel, les corps ayant des compositions différentes ont été contrôlés par des forces électrostatiques de manière à les maintenir immobiles par rapport au satellite, en corrigeant les infimes perturbations sur celui-ci.
Les masses devaient subir la même accélération de contrôle en vertu du principe d'équivalence. L'universalité de la chute libre est devenue le principe d'équivalence pour la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein (avec la démonstration de la déformation de l'espace-temps par tout corps). Et il n'a pas été violé.
La théorie d'Einstein confirmée avec une précision de 10-15
Grâce au satellite Microscope et les derniers résultats de l'expérience qui ont été analysés de manière complète, le principe d'équivalence est désormais confirmé avec une précision record de 10-15. Autrement dit, l'écart relatif des accélérations de chute libre des deux corps est inférieure à 10-15. C'est dix fois mieux que pour les résultats intermédiaires obtenus en 2017 avec donc une précision de 10-14 .
" Ces résultats démontrent que les corps tombent dans le vide avec la même accélération indépendamment de leur composition ou de leur masse. Le principe d'équivalence demeure donc encore aujourd'hui inébranlable ", écrit le Cnes dans un communiqué.
Du moins, il faudra désormais aller au-delà de 10-15 pour éventuellement mettre à mal la théorie de la relativité générale. Ce ne sera pas avec les instruments du satellite Microscope qui a été désorbité en 2018. Une phase désorbitation qui prendra encore plusieurs années.
La théorie universelle va encore attendre
" La recherche d'une théorie universelle englobant la gravitation et la physique quantique est le Graal des physiciens. La plupart des théories candidates prédisent une violation du principe fondateur de la Relativité Générale : l'équivalence entre gravitation et accélération ", souligne le Cnes.
Physicien à l'Institut de physique théorique de l'Université Paris-Saclay, Philippe Brax ajoute également que l'espoir avec des expériences aussi précises que Microscope est finalement de découvrir des violations susceptibles de déboucher sur de nouvelles théories, pour expliquer la matière noire ou l'énergie noire.
Pour le moment, il n'est pas possible de dire que la théorie de la relativité générale d'Einstein a des lacunes dans sa description de la gravitation et qu'il existe une autre force.
