Gravité mesurée entre deux plaquettes de silicium de 7,6 mg
· Rédaction BehindLines
Une équipe dirigée par Shan-Qing Yang, de l'Université Sun Yat-sen en Chine, annonce avoir mesuré l'attraction gravitationnelle entre deux plaquettes de silicium de 7,6 milligrammes chacune. Selon l'article de Nature Communications, il s'agit d'une mesure entre objets de l'ordre du milligramme, que les auteurs décrivent comme un pas vers le rapprochement des régimes classique et quantique de la gravitation. ScienceAlert présente cette paire comme la plus petite mesurée jusqu'ici.
Pourquoi mesurer si petit
La relativité générale et la théorie quantique décrivent chacune très bien leur domaine, mais leurs cadres mathématiques ne s'accordent pas. Pour explorer cette frontière, des physiciens refont l'expérience de Cavendish avec des masses de plus en plus légères. Un essai antérieur, selon l'article, avait mesuré l'attraction entre deux sphères d'or d'environ 90 milligrammes.
Le dispositif
Les chercheurs ont gravé dans du silicium un minuscule pendule de torsion. À une extrémité, une plaquette de 7,6 milligrammes ; en face, une roue portant 16 plaquettes identiques qui passent tour à tour près d'elle. Selon ScienceAlert, la roue fait un tour en 10 minutes, ce qui produit une attraction qui se répète 16 fois par tour et se distingue du bruit de fond. L'ensemble est placé sous vide, et une fine membrane de silicium recouverte d'or limite les forces électrostatiques. Un système électronique maintient le pendule presque immobile et mesure la force nécessaire pour compenser l'attraction.
Les résultats
Pour des distances de 0,654 à 1,554 millimètre, les forces mesurées concordent avec les prévisions de Newton, avec une incertitude maximale de 50 attonewtons (50 × 10⁻¹⁸ N, à 2 écarts types), selon l'article. ScienceAlert cite une force de 471 attonewtons à la distance la plus courte. L'article en tire la constante gravitationnelle G, de 6,67 × 10⁻¹¹ en unités du système international ; ScienceAlert indique une incertitude de 5,3 % et une valeur compatible avec la valeur recommandée au niveau international. Les données ont aussi permis de poser des limites à d'éventuels écarts de type Yukawa à la loi de Newton.
Ce que cela veut dire
Le résultat reste loin de la gravité quantique, souligne ScienceAlert : il montre que la loi de Newton tient à cette échelle. Dans l'article, les auteurs écrivent que la progression de plusieurs approches complémentaires, dont des balances de torsion et des objets maintenus en suspension par la lumière ou par des champs magnétiques, laisse espérer d'observer un jour la gravité entre objets dans un état quantique. ScienceAlert rappelle que chacune de ces voies comporte ses propres difficultés, en particulier la suppression des perturbations.