Les atomes tombent sous l'effet de la gravité, mais leur onde quantique accumule une phase qu'il est impossible de prédire sans unir les deux grandes théories. Un groupe international de physiciens a pour la première fois mesuré directement cette phase dans une expérience sur une puce atomique.
L'expérience a été menée dans le laboratoire de l'Université Ben-Gourion du Néguev (Israël) avec la participation de scientifiques d'Oxford, d'Ulm et d'autres centres. L'équipe comprenait le lauréat du prix Nobel Roger Penrose. Les chercheurs ont utilisé des atomes de rubidium refroidis presque au zéro absolu et les ont manipulés sur une puce atomique spéciale à l'aide d'impulsions micro-ondes et de champs magnétiques. Ils ont créé un interféromètre quantique de Galilée : ils ont divisé la fonction d'onde de l'atome en deux parties, en ont maintenu une immobile, ont laissé l'autre tomber librement, puis ont réuni les chemins et enregistré l'interférence.
Le résultat a coïncidé avec la prédiction découlant du principe d'équivalence d'Einstein appliqué à l'onde quantique. La phase accumulée par la partie en chute correspondait exactement à la valeur attendue. C'est la première mesure directe de la phase quantique de la chute libre.
Imaginez deux bateaux identiques partant simultanément du même point : l'un reste sur place, l'autre suit le courant. Lorsqu'ils se retrouvent, la différence de distance parcourue se manifeste par le décalage des vagues sur l'eau. Ici, la gravité joue le rôle du courant, et la phase quantique de l'atome celui des vagues.
L'expérience n'unit pas la mécanique quantique et la gravité et ne prouve pas que la gravité est elle-même quantique. Elle montre que le principe d'équivalence reste valable en régime quantique. Les travaux ont été publiés le 2 septembre 2026 dans la revue Science Advances.
Les physiciens disposent désormais d'un nouvel outil pour tester les limites d'applicabilité de la théorie quantique dans les champs gravitationnels et pour de futurs essais avec des objets plus lourds.
