Soixante-dix ans après la mort d’Albert Einstein, sa célèbre théorie de la relativité générale continue de faire l’objet de tests toujours plus poussés. Le prochain en date ? Une horloge atomique d’une précision extrême baptisée Pharao, qui sera lancée vers la Station spatiale internationale (ISS) la semaine prochaine, le 21 avril 2025. Développée par le CNES dans le cadre de la mission européenne ACES, cette expérience vise à mesurer les effets infimes de la gravité sur l’écoulement du temps.
Quand la gravité ralentit les secondes
L’un des piliers de la relativité générale postule que le temps s’écoule différemment selon la masse qui nous entoure. Plus on est proche d’une masse importante, plus le temps ralentit. Cet effet est imperceptible à l’échelle humaine, mais à 400 kilomètres d’altitude, les astronautes de l’ISS vieillissent légèrement plus vite qu’un jumeau resté sur Terre : environ une seconde tous les 300 ans. Grâce à Pharao, capable de mesurer une dérive de moins d’une seconde sur 300 millions d’années, les scientifiques espèrent quantifier ce phénomène avec une précision inédite. L’horloge enverra régulièrement ses mesures vers des laboratoires au sol, via des systèmes micro-ondes et lasers permettant une synchronisation ultra-fine.
Vers une géographie du temps
Le secret de cette précision réside dans l’usage d’atomes refroidis par laser à des températures proches du zéro absolu. En microgravité, ces atomes restent stables plus longtemps, rendant les mesures bien plus précises. En laboratoire, cette technologie donne naissance aux « fontaines atomiques ». Pharao est la première de cette génération à s’envoler pour l’espace. Les chercheurs espèrent qu’une telle horloge pourra ouvrir la voie à la géodésie chronométrique, une discipline capable de détecter des variations de masses terrestres — nappes phréatiques, mouvements de l’écorce terrestre — simplement en observant les fluctuations du temps. En testant les limites de la relativité générale, Pharao pourrait aussi apporter des indices sur une possible réconciliation avec la mécanique quantique, et peut-être un jour sur l’émergence d’une théorie unifiée de la physique. Pour Einstein, le temps était relatif ; pour les scientifiques d’aujourd’hui, il pourrait devenir un instrument de mesure absolu.
