15 mai 2023
Le satellite Microscope, lancé en avril 2016, avait pour objectif principal de tester la validité du principe d’équivalence faible (WEP pour Weak Equivalence Principle) dans l’espace. Selon ce principe, tous les corps devraient tomber de la même manière dans un champ gravitationnel. Les résultats finaux de la mission ont permis d’obtenir une précision d’environ 3 x 10^-15 [1]. Ce satellite en orbite terrestre contient comme instrument principal 2 masses test cylindriques concentriques de composition différente (Pt et Ti) dont l’accélération relative est mesurée.
Dans l’analyse [1], les corps peuvent tomber avec une accélération différente mais en conservant une direction de chute identique selon la direction du champ de gravité. D’autres modèles de déviation au WEP sont possibles. L’un d’eux est le Modèle Standard Etendu (SME pour Standard Model Extension). Dans le SME, l’isotropie de l’espace est brisée par des champs orientés qui baignent l’univers. 2 corps de composition différente peuvent alors chuter dans une direction différente qui n’est pas nécessairement celle du champ gravitationnel [2]. Ce modèle contient de nombreux paramètres, que l’on peut contraindre expérimentalement en quantifiant les effets physiques associés. Cette recherche se traduit en général par la recherche de signaux de déviations périodiques journaliers et annuels.
Une première analyse des données de la mission Microscope pour un test SME a été réalisée au SYRTE lors de la thèse d’Hélène Pihan-Le Bars. Un logiciel d’analyse fonctionnel, écrit en Python, a été développé puis testé pour le test standard du WEP, ainsi que pour le test SME. Pour le test standard du WEP, notre pipeline d’analyse a permis de valider les résultats obtenus par le consortium. Les valeurs obtenues sont compatibles avec les résultats de [1], ce qui permet de valider les différentes analyses de données. Pour le test SME, l’analyse d’une partie données Microscope nous a permis d’obtenir une amélioration allant jusqu’à 3 ordres de grandeur par rapport à l’état de l’art [2].
Nous souhaitons maintenant poursuivre cette analyse en utilisant l’ensemble des données de la mission qui sont maintenant disponibles et pour développer une approache statistique plus fine qui tiendrait compte plus précisément des nombreux glitches dans les données
Contacts : Aurelien Hees, Peter Wolf, Christine Guerlin
Notes
[1] P. Touboul et al, MICROSCOPE Mission : Final Results of the Test of the Equivalence Principle, Phys. Rev. Letters 129, 121102, 2022
[2] H. Pihan-Le Bars, et al, New Test of Lorentz Invariance Using the MICROSCOPE Space Mission, Phys. Rev. Letters 123, 231102, 2019