Albert Einstein a prédit que le temps n’était pas uniforme et ralentissait près d’un objet massif dans sa théorie de la relativité générale.
L’Agence Spatiale Européenne (ESA) lance l’ensemble d’horloges atomiques ACES, qui doit être installé à bord de la station spatiale internationale pour mesurer l’effet de la gravité sur le temps. Le temps, présent dans « toutes les équations de la physique », est essentiel au fonctionnement des ordinateurs et des systèmes de géolocalisation par satellite, comme l’a rappelé le chef de projet ACES à l’ESA lors d’une conférence de presse en amont du lancement.
En 1915, Albert Einstein a bouleversé notre vision du temps, considéré jusqu’alors comme universel et absolu. Dans sa théorie de la relativité générale, il a prédit que le temps n’était pas le même partout et qu’il ralentissait près d’un objet massif. Sur Terre,le temps passe plus vite au sommet de la Tour Eiffel qu’à sa base,mais cet « effet Einstein » est infinitésimal. En revanche, il devient perceptible lorsque l’on s’éloigne dans l’espace.
en orbite à 20 000 km d’altitude, les horloges atomiques des satellites de géolocalisation, par exemple, avancent de 40 microsecondes chaque jour par rapport à celles positionnées sur terre. L’objectif de la mission européenne est d’améliorer la mesure de ce « décalage gravitationnel » de deux décimales, pour atteindre une précision d’un millionième, grâce aux deux horloges atomiques de l’ensemble ACES.
ACES doit décoller à bord d’une fusée Falcon 9 de Space X depuis Cap Canaveral en Floride (États-Unis). Direction l’ISS, à 400 km d’altitude, où un bras robotique le positionnera à l’extérieur de la station sur le module Columbus. Il y restera pendant 30 mois pour collecter des données d’horloge.
Diapason et métronome
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La première, Pharao, est un tube ultravide dans lequel les atomes seront refroidis par laser à une température proche du zéro absolu (-273 °C). Immobilisés par le froid et en situation d’impesanteur, leurs vibrations à une fréquence particulière seront comptées avec plus de précision que sur Terre.
Depuis 1967, la seconde n’est plus définie selon la rotation terrestre, mais comme le « tic-tac » régulier d’un atome. Il correspond à 9 192 631 770 périodes d’une onde électromagnétique émise par un atome de césium 133 qui change d’état d’énergie. Pharao fonctionnera comme un « diapason » reproduisant la définition de la seconde. Une seconde horloge, un maser à hydrogène développé en Suisse, jouera le rôle de « métronome », veillant à conserver sa stabilité.elle ne dérivera que d’une seconde tous les 300 millions d’années. Un exploit technologique qui a nécessité plus de 30 ans de travail, ponctué de nombreux retards et difficultés. des horloges optiques,qui utilisent des fréquences plus élevées et sont 100 fois plus précises,ont vu le jour sur Terre.
« Les prédictions de la théorie de la relativité »
si cette nouvelle génération va « dépasser les horloges atomiques dans le futur », elle reste une technologie « encore relativement jeune » et « aucune n’a été mise en orbite ». Son signal sera transmis au sol par un micro-onde. Sur Terre, des terminaux compareront le temps mesuré par leurs propres horloges.
Les différences seront analysées pour « déterminer si le résultat est conforme aux prédictions de la théorie de la relativité ».Dans le cas contraire, « une nouvelle fenêtre s’ouvrira dans le monde de la physique », ce qui nécessitera des ajustements pour faire coïncider les équations d’Einstein avec les observations.
Cela pourrait faire avancer la quête du Graal des physiciens : réconcilier la relativité générale, qui explique le fonctionnement de l’univers, et la physique quantique, qui régit l’infiniment petit. Deux théories qui fonctionnent remarquablement bien,mais qui sont incompatibles.
Horloges Atomiques et Relativité Générale : Une Expérience Spatiale
Introduction
En 1915, Albert Einstein a révolutionné notre compréhension du temps. Dans sa théorie de la relativité générale, il a prédit que le temps n’est pas universel et qu’il est influencé par la gravité. Pour vérifier cette théorie, l’Agence Spatiale Européenne (ESA) lance une mission visant à mesurer l’effet de la gravité sur le temps.
Le Projet ACES et la Station Spatiale Internationale (ISS)
L’ESA envoie l’ensemble d’horloges atomiques ACES vers la Station Spatiale Internationale (ISS) [[2]].L’objectif est de mesurer le décalage gravitationnel avec une grande précision. Ce projet pourrait aider à vérifier les prédictions de la théorie de la relativité générale d’Einstein.
Le Rôle des Horloges Atomiques
La mission ACES utilise deux horloges atomiques :
Pharao : Fonctionne comme un “diapason” en comptant les vibrations d’atomes refroidis par laser.
Maser à hydrogène : Sert de “métronome” ultra-stable.
Pourquoi cette mission est-elle importante?
Validation de la théorie d’Einstein: Vérifier si les mesures du temps en orbite concordent avec les prédictions de la relativité générale.
Amélioration des technologies: Le temps est crucial pour les systèmes GPS et autres technologies de localisation.
* Compréhension de l’univers: Si des ajustements sont nécessaires, une nouvelle voie d’exploration s’ouvrira pour la physique.
FAQ
Qu’est-ce que la relativité générale?
C’est une théorie d’Einstein qui décrit comment la gravité affecte l’espace et le temps.
Quel est l’objectif principal de la mission ACES?
Mesurer avec précision l’effet de la gravité sur le temps.
Pourquoi des horloges atomiques sont-elles utilisées?
Elles sont extrêmement précises pour mesurer le temps.
Où se trouve l’ensemble ACES?
À bord de la Station Spatiale Internationale (ISS).
Combien de temps la mission durera-t-elle?
30 mois pour collecter des données.
Tableau Récapitulatif
| Élément | Description |
| ———————– | ———————————————————————————————————- |
| Théorie | Relativité Générale (Einstein) |
| Mission | ACES (Agence Spatiale Européenne) |
| Objectif | Mesurer l’effet de la gravité sur le temps avec une grande précision. |
| Lieu | Station Spatiale Internationale (ISS) |
| Technologies clés | Horloges atomiques (Pharao et maser à hydrogène) |
| Durée de la mission | 30 mois |