Principe d'équivalence - Définition
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Introduction
|
| Avant Einstein |
| Avec Einstein |
| En physique des particules |
| Méta |
On énumère en général trois principes d'équivalence : le principe « faible », celui d'Einstein et le principe « fort ».
Le premier est le constat de l'égalité entre la masse inerte et la masse grave. Le deuxième est présenté comme une « interprétation » par Albert Einstein en termes de relativité de l'accélération et est un élément clé de la construction de la relativité générale. Le troisième est une extension du second et est également vérifié par la relativité générale.
Les vérifications expérimentales et observatoires de ces principes doivent permettre, par leur précision croissante, d'éliminer les théories de la gravitation non conformes à la réalité sur ces points précis. Jusqu'à présent (fin 2008), la relativité générale reste confortée par les mesures disponibles.
Le principe d'équivalence faible
Ce « principe » est un constat expérimental, jamais démenti et aux conséquences théoriques aussi bien que pratiques, élevé au rang de principe car inexpliqué (par un principe plus simple ou plus naturel). Le Principe d'équivalence faible dit que la masse inertielle et la masse gravifique sont égales quel que soit le corps (en fait il s'agit de leur proportionnalité, mais de cela on déduit qu'avec un bon choix d'unités de mesures, on obtient leur égalité).
La conséquence de ce principe est que tous les corps soumis à un même champ de gravitation (et sans aucune autre influence extérieure) chutent simultanément quand ils sont lâchés simultanément, quelles que soient leurs compositions internes.
Ce constat de la simultanéité des chutes a été fait dès Galilée. Isaac Newton par sa loi universelle de la gravitation a montré que cela était équivalent à l'égalité entre masse inertielle et masse gravifique, et a expérimenté cette égalité à l'aide de la comparaison des fréquences de balanciers constitués de matériaux différents.
Par la suite, de multiples expérimentateurs ont testé cette égalité, réduisant toujours plus l'écart possible entre ces deux masses.
| Expérimentateur | Année | Méthode | Résultat |
| Simon Stevin | ~1586 | Laisser tomber des boules de plomb de poids différents | Pas de différence détectée |
| Galileo Galilei | ~1610 | Faire rouler des boules le long d'un plan incliné | Pas de différence détectée |
| Isaac Newton | ~1680 | Mesure des périodes de pendules pesants de masses et de matières différentes, mais de même longueur | Pas de différence détectée |
| Friedrich Wilhelm Bessel | 1832 | Même méthode que Newton | Pas de différence détectée |
| Loránd Eötvös | 1908 | Balance à torsion : mesure de la torsion d'un fil, auquel est suspendue une tige aux extrémités de laquelle sont placées deux masses identiques, soumises à la gravité et à la rotation de la Terre sur elle-même. | La différence est plus petite que 1 pour 109 |
| Roll, Krotkov et Dicke | 1964 | Balance à torsion, avec des masses en aluminium et en or | La différence est plus petite que 1 pour 1011 |
| David Scott | 1971 | Lâcher d'un marteau et d'une plume sur la Lune | Pas de différence détectée. L'expérience est célèbre car elle est filmée et est la première du genre sur la Lune : la vidéo sur le site du CNES, la même vidéo sur Youtube. |
| Branginsky et Panov | 1971 | Balance à torsion, avec des masses en aluminium et en platine | La différence est plus petite que 1 pour 1012 |
| Eöt-Wash | 1987– | Balance à torsion, avec différentes matières. | La différence est plus petite que 1 pour 1012 |
