Les physiciens ont tenté de mesurer la constante gravitationnelle pendant dix ans, sans parvenir à une valeur unique pour le "grand G".

Nouvelle mesure de la constante gravitationnelle par le NIST

*Les physiciens du National Institute of Standards and Technology (NIST) aux États-Unis ont terminé une expérience décennale pour mesurer la constante gravitationnelle G. La valeur obtenue diffère à la fois du résultat français précédent et de la valeur de référence internationale, tout en révélant un phénomène non pris en compte auparavant qui pourrait expliquer les divergences entre différentes mesures.*

Qu’est‑ce que « la grande G » ?
La constante gravitationnelle G décrit la force d’attraction entre deux masses. C’est l’une des constantes fondamentales de la physique, mais sa valeur exacte fait l’objet de débats depuis plus de 200 ans. La gravité est la plus faible des quatre interactions fondamentales, ce qui rend son mesure précise en laboratoire extrêmement difficile.

À ce jour, il existe 16 valeurs expérimentales de G obtenues par différentes équipes scientifiques. Comme l’a noté le physicien NIST Stephan Schlamminger dans *Refractor*, « les données sont très dispersées et l’incertitude est d’environ 10⁻⁶ % ».

Pourquoi a‑t‑on choisi l’expérience française ?
Au lieu de réaliser une nouvelle mesure, l’équipe de Schlamminger a décidé de reproduire l’expérience de 2014 menée au Bureau international des poids et mesures (BIPM) en France. Cette expérience avait donné l’une des valeurs les plus déviantes de G, donc sa répétition pouvait révéler des erreurs systémiques cachées.

* Le dispositif a été transféré à travers l’Atlantique vers le laboratoire NIST de Gaithersburg, Maryland.
* Les travaux ont commencé en 2016 et se sont poursuivis pendant dix ans.

Résultat
La valeur obtenue :

\[

G = (6.67387 \pm 0.00038) \times 10^{-11}\; \text{m}^3\,\text{kg}^{-1}\,\text{s}^{-2}

\]

Cette valeur est inférieure de 0,0235 % à celle du résultat français original. Dans le contexte des autres constantes fondamentales mesurées avec une précision allant jusqu’à plusieurs dizaines de décimales, cette divergence reste significative.

Source d’erreur révélée
La découverte majeure est l’effet de l’air résiduel. Lors du fonctionnement du dispositif, la chambre est évacuée pour créer un vide, mais il est impossible d’éliminer complètement l’air. « Il y a toujours une petite quantité d’air – c’est ce qu’on appelle la pression résiduelle », explique Schlamminger. Cet environnement gazeux restant exerce une force faible sur le système, que les expériences précédentes n’avaient pas prise en compte.

Ce facteur pourrait être la clé pour comprendre les incohérences des mesures de G dans le monde entier.

Quelles sont les prochaines étapes ?
Schlamminger n’est pas encore prêt à appliquer cette découverte à toutes les autres expériences. « Il faut examiner chaque expérience séparément et comprendre ce qui a été fait exactement », dit-il. La nouvelle valeur est légèrement inférieure à la recommandation CODATA (2018), mais la cause exacte de la divergence ne peut pas encore être déterminée.

« Pour l’instant, nous pensons que cela pourrait être lié à plusieurs effets, mais il n’est pas encore clair quels d’entre eux influencent les résultats », a conclu le scientifique.