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L'équation E = mc2 d'Einstein confirmée avec une précision inégalée

Un physicien de l'Université Laval (Canada) vient de prouver encore davantage la validité de la célèbre équation d'Einstein E=mc2. Le professeur Simon Rainville explique aujourd'hui dans la prestigieuse revue Nature comment il a mesuré avec une précision 55 fois plus importante qu'auparavant la masse d'un atome. «La précision obtenue équivaut à mesurer la distance entre Québec et Vancouver avec une marge d'erreur de la grosseur d'un cheveu, explique M. Rainville en entrevue téléphonique. La moindre déviation par rapport à cette équation aurait d'énormes conséquences sur notre compréhension du monde. Il est très important de continuer à vérifier que E=mc2 est valide, parce que des technologies importantes du monde moderne, comme les réacteurs nucléaires et les systèmes de positionnement, en dépendent.»

En plus des applications théoriques, la nouvelle méthode de pesée mise au point par M. Rainville permettra éventuellement d'éliminer le recours à un étalon. «Le kilogramme est la seule unité de mesure définie par rapport à un artefact : un bloc de 1 kg conservé au Bureau international des poids et mesures à Sèvres, en France. La livre est définie par rapport au kilogramme. Si on parvient à mesurer la masse de manière plus précise, on pourra définir le kilogramme par rapport à un atome, et ne plus avoir besoin de l'artefact de Sèvres.»

M. Rainville a commencé ses recherches dans le cadre d'un doctorat au Massachusetts Institute of Technology (MIT), terminé en 2002. Auparavant, la masse relative d'un atome était mesurée en comparant sa réaction et celle d'un autre atome quand on les insérait dans un cyclotron. «Mais on devait insérer les deux atomes l'un à la suite de l'autre, et ça créait des changements de conditions ambiantes qui augmentaient l'incertitude des mesures. Nous avons eu l'idée d'insérer les deux atomes en même temps, et de les comparer en faisant bien attention à ce qu'ils n'entrent pas en collision.»

Grâce à cette innovation, M. Rainville et ses collègues ont réussi à réduire de 0,0002 % à 0,00004 % l'incertitude sur la masse de l'atome. En insérant cette valeur dans l'équation E=mc2, en collaboration avec des physiciens de l'Institut national des standards et des technologies au Maryland, ils ont réussi à réduire l'incertitude sur la formule d'Einstein d'environ 10 fois.

L'équation E=mc2 découle de la théorie de la relativité d'Einstein, publiée en 1905. Elle postule que l'énergie (E) d'une particule élémentaire est égale à sa masse (m) multipliée par le carré de la vitesse de la lumière (c, qui équivaut à 300 000 kilomètres par seconde). Avec cette équation, Einstein lie de manière mathématique l'énergie et la masse, en plus d'expliquer comment le noyau des atomes, infiniment petit, peut contenir d'immenses quantités d'énergie.

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