Une onde atomique a chuté pendant 2,4 millisecondes et Einstein tient toujours

On croyait la chute libre réservée aux pierres et aux tours penchées, sauf qu’elle vient d’être mesurée sur la moitié de l’onde d’un atome. Le résultat, publié le 2 septembre 2026 dans Science Advances par les universités Ben-Gourion, d’Ulm et d’Oxford avec le prix Nobel Roger Penrose parmi les signataires, dit que votre intuition de la chute libre survit intacte au monde quantique.

Le dispositif s’appelle le Quantum Galileo Interferometer, en hommage aux travaux de Galilée sur la gravité. Sur une puce atomique de l’université Ben-Gourion du Néguev, un nuage de rubidium 87 refroidi à un souffle du zéro absolu est placé en superposition. Des champs magnétiques retiennent une part de l’onde atomique en l’air, exactement contre la pesanteur ; l’autre suit une trajectoire balistique, celle d’une balle lancée, sous la seule gravité. On recombine ensuite les deux moitiés, et on lit dans les franges d’interférence ce que la chute y a inscrit.

La chute libre tient dans 7,5 micromètres

Le 2 septembre 2026, la revue Science Advances a publié la première mesure directe de la phase quantique de la chute libre : sur une puce atomique de l’université Ben-Gourion, deux copies d’un même atome de rubidium séparées d’au plus 7,5 micromètres ont produit treize franges d’interférence sur des séquences allant jusqu’à 2,4 millisecondes.

La grandeur en jeu s’appelle une phase : le décalage qu’une onde accumule le long de son trajet. La relativité générale en prédit une valeur précise pour un corps qui tombe, mais cette prédiction n’avait jamais été confrontée à un objet qui est en même temps onde, particule et présent en deux endroits, écrivent les auteurs dans le texte de l’étude. L’écart maximal entre les deux bras reste cinq fois plus petit que la largeur d’un microfil d’or de la puce qui commande la séparation.

Le reste des réglages dit à quel point cette chute est miniature.

« Nous n’avons aucune théorie cohérente qui nous dise pourquoi la physique quantique devrait échouer. Cette expérience pousse la mécanique quantique vers l’une de ses frontières les plus intrigantes, la gravité, et montre qu’une fois encore ses prédictions tiennent », déclare le physicien Vlatko Vedral, d’Oxford, dans l’annonce d’Oxford.

Pourquoi la gravité et le quantique ne se parlent toujours pas

Deux théories décrivent le monde et refusent de fusionner. La relativité générale traite la gravité comme une courbure continue de l’espace-temps, et fonctionne des pommes aux trous noirs. La mécanique quantique décrit l’infiniment petit par des probabilités et des superpositions, et n’a jamais été prise en défaut. Chacune règne sur son échelle ; à l’endroit où elles devraient se rejoindre, les équations divergent.

Le principe d’équivalence est l’un des rares points de contact que l’on sache tester : il pose que rien ne distingue la gravité d’une accélération, et donc que tous les corps tombent de la même façon quelle que soit leur masse. Vérifié à très haute précision sur des objets classiques, il attendait sa version quantique, où la théorie prévoit qu’il prend la forme d’une phase. C’est cette phase que les atomes de rubidium viennent de restituer, rapporte Phys.org.

Vous n’avez pas à attendre les applications : elles tournent déjà. À l’Observatoire de Paris, l’équipe interférométrie du SYRTE fait chuter des atomes froids pour mesurer l’accélération de la pesanteur ; son gravimètre absolu sert de référence métrologique nationale pour g, et la technologie est passée dans l’industrie, chez Muquans puis eXail. Le même geste de base, une onde de matière coupée en deux puis recombinée, sert ici à tester Einstein et là à fixer la valeur officielle de la pesanteur en France.

AAP racontait le 20 août 2026 le même genre de vérification, quand les rayons X du magnétar 1E 1547.0-5408 sont arrivés polarisés au point de valider la biréfringence du vide, prédite en 1936.

Ce que la mesure ne règle pas

Elle ne réconcilie pas la gravité et le quantique, et ne montre pas que la gravité elle-même serait quantique. Elle ne tranche pas non plus l’hypothèse que Roger Penrose défend depuis des décennies, selon laquelle la mécanique quantique cesserait de s’appliquer au-delà d’une certaine masse : l’expérience n’atteint ni les masses ni les durées qu’il faudrait pour l’éprouver.

Ce chantier reste ouvert à Ben-Gourion, où l’équipe cherche à superposer des objets plus lourds. Ron Folman, qui dirige le laboratoire, résume le travail publié auprès de The Quantum Insider : « C’est un article unique, en ce sens qu’il combine une expérience difficile et une interprétation théorique de grande portée. »

Article créé en collaboration avec l’IA.