10 ans de mesures et une enveloppe scellée pour ne pas se mentir sur la gravitation

Récit

Vous connaissez la tentation : quand un résultat approche de celui qu’on attendait, on cesse de chercher l’erreur. Un physicien du NIST s’en est protégé d’une manière radicale. Stephan Schlamminger a demandé à son collègue Patrick Abbott de brouiller ses propres données, puis il a fait sceller la clé du brouillage dans une enveloppe. Il ne l’a ouverte que le 11 juillet 2024, à 15 heures, devant une salle de congrès d’Aurora, dans le Colorado. En jeu : G, la constante qui fixe la force de la gravitation partout dans l’univers.

Publiée le 16 avril 2026 dans Metrologia, la mesure de la balance du BIPM réinstallée au NIST donne G = 6,673 87 × 10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻², soit 0,0235 % sous le résultat obtenu à Sèvres en 2007. Le récit du NIST et l’article de Metrologia décrivent la même machine : la balance de torsion du Bureau international des poids et mesures, démontée à Sèvres, remontée à Gaithersburg, dans le Maryland, et remise en route pour dix ans.

Se protéger de son propre cerveau

Le risque n’était pas la fraude, il était plus banal. Schlamminger craignait d’ajuster sans le vouloir sa mesure jusqu’à ce qu’elle tombe sur la valeur française. Abbott a donc soustrait un nombre, connu de lui seul, au poids de certaines masses de l’expérience. Tant qu’il restait secret, l’équipe pouvait analyser ses données sans jamais voir le résultat final.

La méthode porte un nom dans les laboratoires : l’analyse en aveugle. Elle a déjà servi de garde-fou ici. En 2022, Schlamminger était prêt à ouvrir l’enveloppe, puis il a renoncé au dernier moment : il venait de repérer un effet de pression atmosphérique qu’il n’avait pas pris en compte.

L’instrument se laisse mieux voir qu’expliquer.

L’enveloppe, à 15 heures

Le 11 juillet 2024, à Aurora, Schlamminger a sauté les sessions du matin. Trop tendu. Il a passé la matinée à repasser la liste des perturbations possibles, température, pression, et à vérifier qu’il les avait toutes traitées. « J’avais vraiment mis les points sur les i et les barres sur les t de l’expérience », raconte-t-il.

Pour que son résultat colle à celui de Sèvres, le nombre caché devait être grand et négatif. Il l’était. Le soulagement a duré quelques heures : en reprenant le calcul, il a vu que l’écart était trop large pour que les deux mesures se rejoignent. Deux années d’analyse ont encore été nécessaires avant la publication.

À lire aussiHorloge de Schrödinger : le temps pourrait avancer vite et lentement dans le même ion · 18 mai

Sceller une information pour la rouvrir des années plus tard n’est pas réservé aux laboratoires : à Philadelphie, une capsule de 1976 a été rouverte devant les caméras, puis refermée aussitôt.

Pourquoi G résiste depuis 1798

La gravitation est la plus faible des quatre forces fondamentales de la nature. Un aimant de la taille d’une tête d’épingle soulève un trombone contre l’attraction de la Terre entière. Au laboratoire, il faut mesurer l’attraction entre des masses déplaçables, environ 5 × 10²³ fois plus légères que la planète.

Le principe remonte à Henry Cavendish, en 1798 : deux billes de plomb aux extrémités d’une tige suspendue à un fil, deux masses plus lourdes à côté, et la torsion du fil qui trahit l’attraction. Les versions modernes alignent huit cylindres métalliques. Quatre tournent sur un carrousel, comme les bougies d’un lustre à l’ancienne. Quatre autres pendent à l’intérieur, sur un ruban de cuivre-béryllium de l’épaisseur d’un cheveu.

Deux siècles plus tard, les résultats ne se rangent toujours pas. Une revue parue dans National Science Review recense treize déterminations depuis 2000 : elles se dispersent sur environ 550 ppm, alors que plusieurs revendiquent moins de 50 ppm d’incertitude. La valeur recommandée CODATA 2022 tranche au milieu.

C’est ce que l’équipe américaine revendique : la première réplication d’une mesure de haute précision de G, sur l’appareil d’origine.

Quatre fois l’incertitude

L’écart avec Sèvres, 0,0235 %, vaut 2,35 × 10⁻⁴. Le NIST revendique sur sa propre mesure une incertitude relative de 5,7 × 10⁻⁵. Le désaccord pèse donc quatre fois l’incertitude que l’équipe s’accorde à elle-même. Ce n’est pas du bruit de fond.

Face à la valeur recommandée CODATA 2022, le rapport s’inverse : 6,673 87 contre 6,674 30, soit 0,0064 % d’écart, l’ordre de grandeur de l’incertitude américaine. La mesure du NIST s’accorde donc avec la référence internationale, et pas avec les résultats que la même balance donnait à Sèvres. Rien de tout cela ne bouge votre pèse-personne ni la quantité de pâte à tartiner dans un pot. Le désaccord, lui, reste entier.

Schlamminger, lui, passe la main. « Toute mesure compte, parce que la vérité compte », dit-il, avant d’annoncer qu’il laisse le problème aux générations suivantes de scientifiques. Puis, en trois mots : « Il faut continuer. »

Article créé en collaboration avec l’IA.