La théorie

En 1915, Albert Einstein publie sa théorie relativiste de la gravitation : la relativité générale. Selon lui, l’espace et le temps sont liés et la gravitation est une déformation de l’espace-temps. Ce principe est la base de la physique moderne car elle définit une nouvelle conception du cosmos.

Dans la théorie de la relativité générale l’espace-temps est assimilé à un tissu élastique sur lequel repose les astres et le déforme sous leur poids. Par exemple, la masse du soleil est telle que la terre est vouée à tourner autour de cet astre. Les conséquences de cette représentation implique que le trajet de la lumière peut être dévié par la masse d’un astre. En effet, la lumière d’un astre ne peut se propager « de manière rectiligne » que si le tissu en question est droit. Si la lumière passe proche du soleil alors elle est déviée puisque que le tissus n’est pas droit à cet endroit. Einstein est parvenu à calculer cette déviation et il l’a prouvé à ses confrères lors d’une éclipse solaire.

L’expérience

Le 29 mai 1919 est survenue une éclipse solaire qui a permis de prouver la théorie de la relativité d’Einstein. Alors que les physiciens n’adhéraient pas aux idées d’Einstein, l’observation de la disparition du soleil a pu confirmer les propos du physicien allemand.

L’hypothèse prouvée énonce que lorsqu’une lumière provenant d’un astre au loin passe à proximité du soleil, elle est déviée. Le phénomène sera appelé « lentille gravitationnelle » car la lumière se comporte de la même manière avec une lentille optique (elle se déforme, s’élargit, se dédouble).

Einstein propose de démontrer sa théorie par l’expérience et utilise le ciel comme laboratoire. Il faut pour cela choisir des astres avec une distance fixe les uns par rapport aux autres. En fonction du moment de la journée, et de la positon du soleil, la lumière de ces astres passe à proximité du soleil (si on les observe depuis la Terre). Si le soleil dévie bien la lumière, alors les astres sélectionnés nous apparaîtrons à une distance différente que d’ordinaire. L’eclipse solaire permet de réaliser ces observations en masquant la lumière du soleil et permettant donc aux scientifiques d’analyser la position des astres.

Les conditions sont réunies le 29 mai 1919 et l’astrophysicien britannique Eddington réalisera l’expérience. Arthur Stanley Eddington était un expert et adepte des théories énoncées par Einstein et se donna pour mission de prouver que le scientifique allemand avait raison. Pour cela, Eddington prit des clichés de l’amas de Hyades (les astres sélectionnés pour l’expérience) pendant les mois qui précédèrent l’éclipse. Grâce à ces photos, le scientifique avait établit des mesures précises des distances angulaires entre les astres alors que le soleil était loin de ceux-ci (du point de vue de l’observateur terrestre). Le jour de l’éclipse, Eddington et son équipe se trouvent sur les îles Sao-Tomé et Principe dans le Golfe de Guinée où l’éclipse est à son maximum. Ils parviennent à réaliser un cliché du ciel et plus particulièrement de l’amas de Hyades. Nous ne sommes pas certains que le résultat des mesures ait été suffisamment précis pour affirmer que la théorie d’Einstein avait été prouvée mais le scientifique déclarera tout de même qu’il avait réussi ce qui sera relayé par le New York Times.

L’éclipse du 29 mai 1919 reconstituée d’après les clichés d’Eddington

C’est grâce à cette « fausse » preuve que la communauté scientifique a accepté la relativité générale qui prévoit la déformation de l’espace et donc la déviation de la lumière à proximité d’une masse comme le soleil. L’hypothèse a depuis été prouvée de nombreuses fois et dans des circonstances différentes comme à proximité d’un trou noir ou en orbite autour de la Terre.

 

 


Sources :

  • James LEQUEUX, Bernard PIRE, « LENTILLE GRAVITATIONNELLE », Encyclopædia Universalis
  • Bernard PIRE, « EINSTEIN ET LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE, LES CHEMINS DE L’ESPACE-TEMPS (J. Eisenstaedt) », Encyclopædia Universalis
  • Yann Verdo, « 29 mai 1919 une éclipse prouve d’Einstein avait raison », Les Echos, 27/07/2016

Images:

  • https://fr.wikipedia.org/wiki/Arthur_Eddington#/media/File:Eclipse_du_29_mai_1919.GIF
  • http://www.astrosurf.com/agerard/quesako/relativite_eclipse1919.jpg
  • https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/22/Spacetime_curvature.png

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