Les neutrons ultra froids
       

       
         
         

dao06@wanadoo.fr

      Selon vous, est-ce qu'on peut tester la relativité générale avec les neutrons ultra froids et comment?

merci d'avance ! Et dans le cas d'une proposition intéressante et originale de votre part je ne manquerais pas de vous citer dans ma lecture Nobel (!).

Mes salutations les plus distinguées.

 

       
         

Albert Einstein

      Cher ami,

Permettez-moi d'abord un bref rappel à l'intention des lecteurs. La gravitation est l’une des quatre forces ou «interactions» fondamentales de l’univers (les trois autres étant l’interaction électromagnétique, l’interaction nucléaire forte et nucléaire faible). La gravitation s’exerce essentiellement sur les grandes masses, à l’échelle cosmique. Son cadre théorique est la relativité générale. A l’autre extrémité de l’échelle la mécanique quantique exerce ses effets dans le monde des particules. Le grand défi de la physique est d’articuler ces deux théories dans un cadre commun cohérent.

Dans cette perspective il est capital de réaliser des expériences qui mettent simultanément en jeu la gravitation et la mécanique quantique. Dans une expérience, l’utilisation des neutrons présenterait un triple avantage : neutres, ils sont insensibles aux charges électromagnétiques; leur durée de vie est suffisante et leur masse n’est pas trop élevée.
Voici donc une expérience de pensée qui pourrait permettre de démontrer définitivement le principe d’équivalence entre masse inertielle et masse gravitationnelle qui stipule que toute particule tombe à la même vitesse dans un champ gravitationnel, quelles que soient sa masse et sa composition.

Un faisceau de neutrons ultra froids est dirigé vers un minuscule dispositif. Une «trappe» où les neutrons, attirés vers le sol par la gravitation, vont rebondir sur un «miroir» situé en bas, et s’absorber sur une plaque située au-dessus, à hauteur variable. Toute la difficulté de l’expérience consiste à ralentir suffisamment les neutrons pour qu’ils aient le temps de tomber sous l’effet de la gravitation. D’où l’utilisation de neutrons «ultra froids» dont la vélocité horizontale se compte en mètres par seconde, mille fois moins qu’à température ordinaire. Cette expérience permettrait aux physiciens de constater que les neutrons ne se répartissaient pas uniformément sur la verticale entre le miroir et l’absorbeur, mais occupent des points privilégiés, déterminés par l’état quantique des neutrons.

Albert Einstein