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INTERACTIONS (physique) Interaction gravitationnelle

Les tests expérimentaux

La théorie d'Einstein prédit des modifications aux orbites des planètes autour du Soleil par rapport à la théorie de Newton, modifications relativement importantes dans le cas de Mercure. Au xixe siècle, des astronomes avaient observé que le périhélie, c'est-à-dire le point le plus proche du Soleil sur l'ellipse formée par la trajectoire de Mercure, effectuait une précession lente (environ 574 secondes d'arc par siècle). Dans le cadre de la théorie de Newton et en considérant les perturbations gravitationnelles dues aux autres planètes connues, on ne pouvait rendre compte que de 531 secondes sur 574. Il restait donc une très petite avance (43 secondes d'arc par siècle) qui semblait ne pas pouvoir être expliquée. Ce fait fut noté par l'astronome Urbain Le Verrier en 1859 ; de très nombreuses hypothèses furent alors émises, diverses théories furent proposées sans qu'aucune soit vraiment convaincante. En 1915, Einstein arriva à expliquer l'avance du périhélie de Mercure grâce à sa théorie. Toutefois, dans les années 1960 des doutes sont venus du côté des astronomes : Einstein avait effectué le calcul de l'avance du périhélie de Mercure dans l'hypothèse où le Soleil était parfaitement sphérique, ce qui était tout à fait raisonnable ; or des astronomes semblaient observer que le Soleil n'était pas parfaitement sphérique. Le calcul fut donc refait en tenant compte de ces données observationnelles, mais l'on obtenait un résultat un peu supérieur aux 43 secondes d'arc par siècle. Aujourd'hui, la question reste ouverte et des projets sont menés pour déterminer précisément la forme du Soleil.

Une autre conséquence de la relativité générale, découverte par Einstein elle aussi, est que la lumière (ou plus généralement une onde électromagnétique) ne se propage plus toujours en ligne droite : la matière (étoiles, galaxies, etc.) courbe l'espace-temps en son voisinage et les rayons de lumière qui passent à proximité se trouvent donc déviés. Ainsi, la lumière d'une étoile lointaine, qui passe près du Soleil, est très légèrement déviée : 1,75 seconde d'arc. Cet effet a été observé en 1919 par une équipe dirigée par Arthur Eddington à l'île de Principe, à l'ouest de l'Afrique, et par une autre équipe, conduite par Andrew Crommelin à Sobral au Brésil. Les observations furent effectuées lors d'une éclipse pendant laquelle la Lune interceptait la lumière solaire. Il est possible de photographier ainsi le champ stellaire au voisinage du Soleil et de comparer ces photographies avec celles qui ont été prises du même champ d'étoiles lorsque le Soleil est « absent ». On en déduit la valeur de la déviation des rayons lumineux due au Soleil. La relativité générale a pu ainsi être vérifiée avec une précision de 20 p. 100 et, immédiatement à la suite de ces observations, Einstein est devenu une célébrité mondiale. Depuis cette époque, les progrès dans la technologie des ondes radio ont permis d'accroître la précision des mesures de cet effet.

Einstein a imaginé l'effet du décalage gravitationnel au tout début des recherches qui l'ont conduit à la formulation de la relativité générale. Celui-ci consiste en une variation de longueur d'onde de la lumière (ou plus généralement d'une onde électromagnétique) émise par des sources placées dans un champ gravitationnel : déplacement vers le rouge, c'est-à-dire vers les grandes longueurs d'onde, pour des ondes s'éloignant de l'objet massif, vers le bleu pour celles qui s'en rapprochent. Ce test de la relativité générale n'a été réalisé pour la première fois de façon convaincante qu'en 1960 par Robert Pound et Glen Rebka.

Notons enfin que la théorie de la relativité générale,[...]

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Écrit par

  • : chercheur au Laboratoire de gravitation et cosmologie relativistes, université de Paris-VI
  • : professeur à la faculté des sciences de l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Classification

Pour citer cet article

Alain KARASIEWICZ et Marie-Antoinette TONNELAT. INTERACTIONS (physique) - Interaction gravitationnelle [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Gravitation entre le Soleil et une planète - crédits : Encyclopædia Universalis France

Gravitation entre le Soleil et une planète

Encyclopædia Universalis France

Courbure de l'espace selon Einstein - crédits : Encyclopædia Universalis France

Courbure de l'espace selon Einstein

Encyclopædia Universalis France

Autres références

  • INTERACTION (physique)

    • Écrit par Étienne KLEIN
    • 1 683 mots

    Dans la nature, les objets sont soumis à toutes sortes de forces qui s'exercent à distance. Ainsi, par exemple, deux masses s'attirent, deux charges électriques s'attirent ou se repoussent suivant leur signe. Les objets ont une action l'un sur l'autre : ils interagissent. La conception classique de...

  • DÉTECTEURS DE PARTICULES

    • Écrit par Pierre BAREYRE, Jean-Pierre BATON, Georges CHARPAK, Monique NEVEU, Bernard PIRE
    • 10 978 mots
    • 12 médias
    ...mesurer leur flux moyen, leur énergie, leur position spatiale, ou à déterminer leur nature. Les problèmes varient suivant la nature des rayonnements dont l'interaction avec la matière conditionne le choix du type de détecteur. Mais, en règle générale, l'impulsion électrique finale est commandée par l'interaction...

  • PARTICULES ÉLÉMENTAIRES

    • Écrit par Maurice JACOB, Bernard PIRE
    • 8 172 mots
    • 12 médias
    Les interactions entre particules élémentaires, sur lesquelles nous reviendrons plus en détail, correspondent à l'émission d'un champ et à la réaction à ce champ. L'archétype est le champ électrique, créé par la présence d'une particule chargée, qui influence d'autres éléments chargés....

  • AXIONS

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 2 118 mots
    • 2 médias
    ...théorie, la chromodynamique quantique (QCD, pour Quantum ChromoDynamics), construite au début des années 1970 pour rendre compte des manifestations de l’interaction forte liant quarks et gluons comme éléments fondamentaux de la matière nucléaire. Pour suivre le raisonnement des physiciens théoriciens,...

  • BANDES D'ÉNERGIE THÉORIE DES

    • Écrit par Daniel CALÉCKI
    • 946 mots

    Dans un atome isolé, les électrons se répartissent, en obéissant au principe de Pauli, entre des niveaux d'énergie bien déterminés, pratiquement sans largeur. Quand on rapproche par la pensée N atomes (avec N ∼ 1023) pour construire un solide et qu'on oublie l'interaction entre...

  • Afficher les 37 références

Voir aussi

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