Tests expérimentaux de la relativité générale
La relativité générale a passé un siècle de tests de plus en plus précis, allant de la déviation de la lumière stellaire et de la précession de l'orbite de Mercure au décalage gravitationnel vers le rouge, au délai temporel des signaux, à l'entraînement de l'espace-temps (frame dragging) et aux ondes gravitationnelles.
Definition
Les tests expérimentaux de la relativité générale sont des observations et des mesures qui comparent les prédictions de la théorie à des alternatives, quantifiées dans le champ faible par les paramètres post-newtoniens paramétrés et dans le champ fort par la synchronisation des pulsars et les observations d'ondes gravitationnelles.
Scope
Ce sujet couvre les trois tests classiques (précession du périhélie de Mercure, déviation de la lumière, décalage gravitationnel vers le rouge), le délai temporel de Shapiro, l'entraînement de l'espace-temps (frame dragging) et la précession géodétique mesurés par Gravity Probe B et la télémétrie laser lunaire, la synchronisation des pulsars binaires, et le cadre post-newtonien paramétré utilisé pour comparer les théories de la gravité aux données.
Core questions
- Quels furent les tests classiques originaux qui ont établi la relativité générale ?
- Comment l'accord entre la théorie et l'expérience est-il quantifié ?
- Quels régimes de champ fort fournissent les tests modernes les plus rigoureux ?
Key concepts
- Précession du périhélie
- Déviation de la lumière
- Décalage gravitationnel vers le rouge
- Délai temporel de Shapiro
- Entraînement de l'espace-temps (Frame dragging)
- Paramètres post-newtoniens paramétrés
Key theories
- Tests classiques
- La relativité générale prédit correctement la précession anomale du périhélie de Mercure, la déviation de la lumière stellaire rasant le Soleil confirmée lors de l'éclipse de 1919, et le décalage gravitationnel vers le rouge de la lumière s'échappant d'un puits de potentiel.
- Cadre post-newtonien paramétré
- Un ensemble de paramètres sans dimension caractérise la limite de champ faible et de mouvement lent de toute théorie métrique de la gravité, permettant aux mesures du système solaire de contraindre les déviations de la relativité générale avec une grande précision.
Clinical relevance
Les effets relativistes confirmés ne sont pas purement académiques : le décalage gravitationnel vers le rouge et la dilatation du temps doivent être corrigés dans le GPS et d'autres systèmes de navigation par satellite, et l'entraînement de l'espace-temps (frame dragging) et la déviation de la lumière éclairent l'astrométrie de précision et l'interprétation des sources astrophysiques à forte gravité.
History
L'explication par Einstein en 1915 du périhélie de Mercure fut le premier succès ; l'expédition d'éclipse d'Eddington en 1919 confirma la déviation de la lumière et rendit Einstein célèbre ; l'expérience de Pound-Rebka mesura le décalage vers le rouge en 1959, Shapiro proposa le délai temporel en 1964, et les résultats des pulsars binaires et de Gravity Probe B étendirent les tests à la fin du XXe et au début du XXIe siècle.
Key figures
- Albert Einstein
- Arthur Eddington
- Irwin Shapiro
- Clifford Will
Related topics
Seminal works
- dyson1920
- will2014
Frequently asked questions
- Pourquoi l'expédition d'éclipse de 1919 fut-elle si importante ?
- Mesurer la déviation de la lumière stellaire près du Soleil nécessitait de bloquer l'éblouissement solaire, ce qu'une éclipse permet ; le résultat correspondait à la prédiction d'Einstein d'une valeur deux fois supérieure à la valeur newtonienne, offrant la première confirmation spectaculaire de la relativité générale et une renommée mondiale à Einstein.
- La relativité générale a-t-elle déjà échoué à un test ?
- Aucun test n'a montré de déviation confirmée ; la théorie concorde avec toutes les mesures du système solaire, des pulsars binaires et des ondes gravitationnelles à la précision actuelle, bien que les recherches se poursuivent car l'unification de la gravité avec la mécanique quantique pourrait éventuellement nécessiter des modifications.