Estimation de la limite supérieure de la masse du graviton à partir des orbites planétaires
Dans la théorie de l’électromagnétisme de Maxwell, qui décrit notamment le comportement de la lumière, les particules de lumière (les « photons ») ne possèdent pas de masse. Pour autant, il est possible d’imaginer que ceux-ci puissent avoir une masse, et que la théorie de Maxwell ne décrive pas parfaitement l’électromagnétisme. Il ne sera jamais possible de prouver que la masse d’un photon est parfaitement nulle. Néanmoins, il est possible, à partir d’expériences, de dire quelle peut être sa valeur maximale pour que celle-ci soit cohérente avec les observations. Ainsi, des expériences ont pu mettre une contrainte sur la masse maximum que pouvait avoir un photon. Le résultat est sans appel : si le photon possède une masse, celle-ci doit être inférieure à 10-50 grammes !
Il en va de même avec l’interaction gravitationnelle, si ce n’est que l’on ne parle plus de photons mais de « gravitons ». Dans une nouvelle étude publiée dans Physical Review Letters, des chercheurs de l’Observatoire de Paris, de la Côte d’Azur, et du Centre Scientifique de Monaco ont utilisé les données observationnelles dans le système solaire entre 1914 et 2017 pour mettre une contrainte sur la masse du graviton. Là encore, le résultat est sans appel : si le graviton possède une masse, celle-ci doit être inférieure à 10-55 grammes. Mis en perspective, il s’agit d’un dixième de milliardième de milliardième de milliardième de fois la masse d’un simple électron, ce qui implique notamment que le graviton est la particule subatomique la plus légère pour laquelle une masse a pu être contrainte par les observations.
L’article reportant ce résultat a été sélectionné pour faire partie du « choix des éditeurs » du journal américain et a été mis en avant dans un article de la revue Physics de la société américaine de physique. Entre autres, il a aussi été l’objet d’un article dans Forbes.