Space test of the Equivalence Principle: first results of the MICROSCOPE mission

Autor: Pierre Touboul, Stefanie Bremer, Alain Robert, Ratana Chhun, Valerio Cipolla, Meike List, Benjamin Pouilloux, Thibault Damour, Damien Boulanger, Isabelle Panet, Yves André, Vincent Lebat, T. J. Sumner, Manuel Rodrigues, Bruno Christophe, Bernard Foulon, Pierre-Yves Guidotti, Pascale Danto, Hanns Selig, Laura Serron, Pascal Prieur, Françoise Liorzou, Gilles Metris, Emilie Hardy, Joel Bergé, Hansjoerg Dittus, Pieter Visser, Sandrine Pires, Claus Lämmerzahl, Benny Rievers, Phuong-Anh Huynh, Pierre Fayet, Serge Reynaud, Quentin Baghi
Přispěvatelé: DPHY, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Châtillon], ONERA-Université Paris Saclay (COmUE), DPHY, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Palaiseau], Géoazur (GEOAZUR 7329), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), DAAA, ONERA, Université Paris-Saclay (COmUE) [Châtillon], Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France, Center of Applied Space Technology and Microgravity (ZARM), Universität Bremen, Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Institut des Hautes Études Scientifiques (IHES), IHES, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt [Köln] (DLR), Laboratoire de Physique Théorique de l'ENS [École Normale Supérieure] (LPTENS), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Champs, Gravitation et Cordes, Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS (UMR_8023)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École nationale des sciences géographiques (ENSG), Institut National de l'Information Géographique et Forestière [IGN] (IGN), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Kastler Brossel (LKB (Jussieu)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Blackett Laboratory, Imperial College London, Delft University of Technology (TU Delft), DPHY, ONERA, Université Paris Saclay [Châtillon], ONERA-Université Paris-Saclay, DPHY, ONERA, Université Paris Saclay [Palaiseau], Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur, Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA), DAAA, ONERA, Université Paris-Saclay [Châtillon], Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, ZARM, University of Bremen, Institut des Hautes Etudes Scientifiques (IHES), Laboratoire de Physique Théorique de l'ENS (LPTENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-IPG PARIS-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
General Relativity
Physics and Astronomy (miscellaneous)
General relativity
Physics
Multidisciplinary
REDSHIFT
MICROSATELLITE
FOS: Physical sciences
Space accelerometers
General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc)
Astronomy & Astrophysics
RELATIVITE GENERALE
01 natural sciences
Weak equivalence
General Relativity and Quantum Cosmology
Physics
Particles & Fields
Gravitation
Theory of relativity
Quadratic equation
Gravitational field
GRAVITY
Physics - Space Physics
0103 physical sciences
ACCELEROMETERS
Equivalence principle
GENERAL-RELATIVITY
010306 general physics
Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM)
Experimental Gravitation
MICROSCOPE
01 Mathematical Sciences
Mathematical physics
Physics
Equivalence Principle
Science & Technology
drag-free
02 Physical Sciences
010308 nuclear & particles physics
Quantum Science & Technology
PRINCIPE EQUIVALENCE
GRAVITATION
Nuclear & Particles Physics
Space Physics (physics.space-ph)
ACCELEROMETRE ELECTROSTATIQUE ULTRASENSIBLE
Physical Sciences
[PHYS.GRQC]Physics [physics]/General Relativity and Quantum Cosmology [gr-qc]
COMPENSATION TRAINEE
Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics
Order of magnitude
Zdroj: Classical and Quantum Gravity
Classical and Quantum Gravity, 2019, 36, pp.225006. ⟨10.1088/1361-6382/ab4707⟩
Classical and Quantum Gravity, IOP Publishing, 2019, 36, pp.225006. ⟨10.1088/1361-6382/ab4707⟩
ISSN: 0264-9381
1361-6382
DOI: 10.1088/1361-6382/ab4707⟩
Popis: The Weak Equivalence Principle (WEP), stating that two bodies of different compositions and/or mass fall at the same rate in a gravitational field (universality of free fall), is at the very foundation of General Relativity. The MICROSCOPE mission aims to test its validity to a precision of $10^{-15}$, two orders of magnitude better than current on-ground tests, by using two masses of different compositions (titanium and platinum alloys) on a quasi-circular trajectory around the Earth. This is realised by measuring the accelerations inferred from the forces required to maintain the two masses exactly in the same orbit. Any significant difference between the measured accelerations, occurring at a defined frequency, would correspond to the detection of a violation of the WEP, or to the discovery of a tiny new type of force added to gravity. MICROSCOPE's first results show no hint for such a difference, expressed in terms of E\"otv\"os parameter $\delta(Ti,Pt)=[-1\pm{}9{\rm (stat)}\pm{}9{\rm (syst)}] \times{}10^{-15}$ (both 1$\sigma$ uncertainties) for a titanium and platinum pair of materials. This result was obtained on a session with 120 orbital revolutions representing 7\% of the current available data acquired during the whole mission. The quadratic combination of 1$\sigma$ uncertainties leads to a current limit on $\delta$ of about $1.3\times{}10^{-14}$.
Comment: To appear in CQG
Databáze: OpenAIRE
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