🌈 Expérience de Pound et Rebka. La gravité ralentit-elle le temps ?

Einstein a prédit trois effets majeurs de la relativité générale. Pour deux d'entre eux, c'était plus ou moins clair : la déviation de la lumière par le Soleil a été mesurée dès 1919, et les astronomes ont lutté pendant un demi-siècle avec le mouvement étrange de Mercure. Mais la troisième prédiction - le décalage vers le rouge gravitationnel (c'est-à-dire le ralentissement du temps dans un champ gravitationnel) - n'arrivait pas à être capturée.

L'effet est trop faible : pour la Terre, il n'est que de 10^-15, soit un millionième de milliardième. Il semblait impossible de le mesurer en laboratoire.

Mais en 1959, Robert Pound et son étudiant diplômé Glen Rebka de Harvard ont décidé de tenter le coup.

Ils ont pris une tour de 22,5 mètres de haut, une source de rayons gamma (noyaux de fer-57) et l'effet Mössbauer récemment découvert, qui permettait d'émettre des photons sans recul.

L'idée est simple : envoyer un photon de haut en bas et voir si sa fréquence change à cause de la gravité.

Si le temps s'écoule plus lentement en bas, la fréquence devrait légèrement se décaler. Problème : le décalage attendu est de 2,46·10^-15, et la précision des instruments est des milliers de fois inférieure.

Les physiciens ont alors eu une astuce : ils ont fait vibrer la source à une vitesse connue, créant un décalage Doppler artificiel, et ont observé comment la gravité s'y ajoutait.

Après avoir pris en compte les effets thermiques, le résultat a coïncidé avec la théorie à 10% près.

Et quelques années plus tard, Pound et Snyder ont porté la précision à 1%.
Chaque fois que nous allumons le navigateur de notre téléphone, il utilise des corrections pour le ralentissement gravitationnel du temps.

Les satellites GPS volent à 20 000 km d'altitude, où le temps s'écoule plus vite d'environ 45 microsecondes par jour.

💥 Si les ingénieurs n'en avaient pas tenu compte, l'erreur de détermination des coordonnées aurait augmenté à raison de 10 km par jour !

L'expérience de Pound et Rebka est à la base de la navigation moderne)

👌 Un signal sorti du bruit, qui était des milliers de fois plus fort ici