Partie IV · Anomalies, engins et substrat énergétiqueSolide

Contrôle de la gravité et supraconducteurs

L'entraînement des référentiels est mesuré — et Ning Li, Podkletnov et Tajmar sont les programmes qui tentent de le rendre assez grand pour servir.

10 min de lecture·gravitomagnétisme · Ning Li · Podkletnov · Tajmar · Gravity Probe B

C'est du côté des supraconducteurs que l'on va chercher le contrôle de la gravité, et l'instinct est bon. Un supraconducteur est le plus gros morceau de matière quantique cohérente que l'on puisse tenir dans la main. Ce chapitre enseigne trois choses : l'effet gravitationnel réel que la relativité prédit, les programmes qui tentent de l'amplifier, et ce que les mesures indiquent à la prochaine expérience.

L'effet réel : le gravitomagnétisme

La relativité générale d'Einstein, dans sa forme en champ faible, dit que la gravité a un côté « magnétique ». Une masse en rotation entraîne légèrement l'espace-temps avec elle. L'effet s'appelle gravitomagnétisme, ou entraînement des référentiels. Son nom formel est gravitoélectromagnétisme, GEM. Rien de tout cela n'est marginal. C'est de la relativité de manuel, et elle a été mesurée. La sonde Gravity Probe B de la NASA a publié ses résultats en 2011. Elle a trouvé l'entraînement des référentiels terrestre à l'ampleur que prédit la relativité.

Une équation de champ gravitomagnétique (GEM)(11.1)

\nabla \times B_{g} = - \frac{16 π G}{c ^{2}} j + \frac{1}{c ^{2}} \frac{\partial E _{g}}{\partial t}

What this actually says

Écrite ainsi, la gravité ressemble presque exactement à l'électromagnétisme. Une masse en mouvement — le courant j — crée un champ « gravitomagnétique » B_g. Une charge en mouvement crée un champ magnétique de la même façon. C'est de la physique réelle et confirmée. Le hic, c'est l'ampleur. Le 1/c² rend le champ autour d'un objet en rotation à l'échelle du laboratoire minuscule. Il est environ cent milliards de milliards de fois plus faible que ce qu'exigerait un effet gravitationnel utile. Combler cet écart est tout l'enjeu. C'est pourquoi chaque programme présenté ici se tourne vers la matière quantique cohérente.

Établi Le gravitomagnétisme est de la vraie relativité en champ faible, et l'entraînement des référentiels est mesuré (Gravity Probe B, LAGEOS). Il est aussi minuscule. Ce chiffre est l'étalon de tout ce qui suit.

Un disque supraconducteur en rotation enroulant autour de lui des anneaux de champ gravitomagnétique en précession. — L'entraînement des référentiels, modélisé : une masse en rotation enroule légèrement l'espace-temps avec elle, dessiné sous forme d'anneaux de champ en précession autour d'un disque tournant. L'effet est réel et mesuré ; le rendre grand est le problème ouvert. (3D interactive ; se réduit à l'image fixe.)

Les programmes : l'amplifier avec de la matière cohérente

Au début des années 1990, Ning Li et Douglas Torr ont formulé une proposition assortie d'un mécanisme. À l'intérieur d'un supraconducteur, soutenaient-ils, le spin cohérent des ions du réseau pourrait amplifier le champ gravitomagnétique jusqu'à des niveaux utiles. Ils ont appelé cela la « gravité AC ».

À peu près à la même époque, Eugene Podkletnov a rapporté quelque chose de plus direct. Des objets suspendus au-dessus d'un grand supraconducteur YBCO en rotation semblaient perdre un peu de poids. Il a appelé cela un blindage gravitationnel. Il a décrit plus tard un « générateur de gravité impulsionnel » qui projetait un faisceau de force, à l'aide d'une décharge haute tension à travers un supraconducteur.

Une masse d'essai suspendue à une balance au-dessus d'un grand disque supraconducteur YBCO en rotation, avec la perte de poids revendiquée indiquée. — Le montage rapporté par Podkletnov : une masse d'essai suspendue au-dessus d'un grand disque supraconducteur en rotation — l'appareil autour duquel tout ce fil est bâti. (Schéma vectoriel précis.)

Ce que disent les mesures

Trois équipes indépendantes ont mené l'expérience de perte de poids. Woods, Cook, Bennett et Lucas (2001) n'ont mesuré aucun changement. Hathaway, Cleveland et Bao (2003) ont construit un banc bien instrumenté et n'ont, eux non plus, mesuré aucun changement. Les évaluations financées par la NASA à Marshall n'ont pas confirmé d'effet. Le préprint de Podkletnov de 1997 a été retiré ; l'empreinte évaluée par les pairs est l'article de 1992 dans Physica C.

Ces essais ne sont pas la fin du fil. Ils en sont le cahier des charges. Ils fixent l'ampleur que tout effet réel doit dépasser. Ils soulèvent aussi la question évidente : qu'ont fait de différent les différents essais ? Un direct de 2026 a mis une réponse précise sur la table. Peut-être que ce qui compte est la rapidité avec laquelle le disque est mis en rotation, et non la vitesse qu'il atteint finalement. Cela transforme un désaccord entre laboratoires en un nombre que l'on peut balayer.

Une courbe de signal qui décroît vers la bande de bruit à mesure que les contrôles s'améliorent au fil des années. — L'arc de Tajmar : un petit signal initial qui a diminué à mesure que le blindage et les contrôles s'amélioraient. La borne qu'il a laissée est le chiffre que la prochaine expérience doit dépasser.

L'histoire la plus instructive est celle de Martin Tajmar. Ses expériences de 2006-2007 rapportaient un petit « moment de London gravitomagnétique » anormal autour de supraconducteurs en rotation. C'était véritablement enthousiasmant. Il en a fait ce qu'il fallait et a amélioré ses propres contrôles. Dans des essais mieux blindés menés de 2009 à 2011, le signal s'est fondu dans le bruit, et il l'a publié. C'est la feuille de route du domaine, pas une retraite. Sa borne est désormais le chiffre qu'un effet réel doit franchir.

Question ouverte : la vitesse de mise en rotation fixe-t-elle l'ampleur de l'effet ? Ce qu'il faut surveiller ensuite : un essai qui annonce à l'avance sa vitesse de montée en régime et le changement de poids qu'il prédit, sur une balance blindée.

Contesté Les mesures publiées de modification de la gravité par supraconducteur se contredisent. Voilà ce que contesté veut dire ici : en cours de test, avec la prochaine variable nommée.

The objection · Woods 2001 / Hathaway 2003 / les travaux ultérieurs de Tajmar lui-même

“Toute tentative indépendante et soigneuse de reproduire une modification de la gravité par supraconducteur est revenue à zéro ou près de zéro, y compris les essais mieux contrôlés du partisan lui-même.”

The answer

C'est un résumé juste des mesures, et ce chapitre les rapporte telles quelles. Partez de ce qui est certain en dessous. Le gravitomagnétisme est réel, et Gravity Probe B a vu la Terre entraîner l'espace-temps exactement de la quantité que prédit la relativité. La question n'est donc jamais de savoir si l'effet existe. Elle est de savoir si une matière cohérente peut le rendre assez grand pour qu'on le remarque. Les essais revenus à zéro donnent à cette question un chiffre à dépasser, et la borne blindée de Tajmar lui-même est la plus serrée. Deux variables vivantes sont maintenant sur la table : la vitesse à laquelle le disque est mis en rotation et, dans la ligne des spins nucléaires, la température de l'échantillon dont l'essai de Stark, Grafe et Tajmar en 2024 a montré qu'elle peut imiter un changement de poids. Surveillez un essai qui annonce à l'avance sa vitesse de montée en régime et l'ampleur d'effet attendue. C'est l'expérience que ce chapitre attend.

Ce que le domaine a apporté — de juillet à septembre 2026

Trois fils du contrôle de la gravité sont revenus. Un résultat nouveau a rejoint le chapitre par une direction inattendue.

Mark Sokol a présenté l'idée de Frederick Alzofon de 1981. Polarisez les spins nucléaires d'un échantillon, disait Alzofon, et son poids devrait changer. Sokol a décrit les travaux de son laboratoire sur ce point. L'idée dispose désormais d'un test moderne au registre. Stark, Grafe et Tajmar l'ont mené en 2024 avec un appareil de RMN. Ils ont trouvé que la température est ce que la prochaine expérience doit maîtriser. Un direct a proposé une nouvelle variable pour l'effet du supraconducteur en rotation : la rapidité de la montée en rotation, et non la vitesse finale. Cela transforme une dispute entre laboratoires en un nombre à balayer. Des entretiens d'archives avec les ingénieurs de McDonnell Douglas Robert Wood et Paul Czysz ont ajouté une véritable note interne de 1968 proposant des expériences sur la gravité. Une grande entreprise aérospatiale a financé cette ligne de pensée il y a soixante ans.

Le résultat nouveau est l'article sur la cavité au NbSe₂ du chapitre 2. Remodelez le vide autour d'un supraconducteur et sa température critique monte. C'est une grandeur différente du poids. Mais c'est la même famille de physique que celle dont parle ce chapitre, et c'est évalué par les pairs. La lévitation du disque en rotation de Laithwaite en 1974 a fait une bonne démonstration pédagogique du comportement des gyroscopes. Registre de recherche. La phase et la cohérence — le fil qui relie le moment de London, la quantification du flux et les réseaux de jonctions — ont leur propre cours : phase quantique et cohérence. Pour la physique des jonctions elle-même — les deux relations de Josephson, les SQUID, les qubits et les réseaux de jonctions — suivez le cours approfondi sur la jonction Josephson.

Où en est chaque affirmation

Le gravitomagnétisme est de la vraie relativité en champ faible ; l'entraînement des référentiels est mesuré. Établi
Une matière quantique cohérente peut l'amplifier jusqu'à des niveaux utiles (la « gravité AC » de Li et Torr). Spéculatif
L'effet de perte de poids de Podkletnov est réel. Contesté (les mesures divergent ; en cours de test).
Le premier signal de moment de London de Tajmar était un effet nouveau. Contesté (ses propres essais blindés fixent la borne actuelle).
Polariser les spins nucléaires change le poids d'un échantillon (Alzofon). Spéculatif
Ce qui trancherait : un essai de mise en rotation qui annonce à l'avance sa vitesse de montée en régime et le changement de poids prédit. Pour la ligne des spins nucléaires, un test à la Alzofon avec la température maîtrisée qui montrerait tout de même un décalage.

Sources

Primaires - les programmes

N. Li & D. Torr (1991), "Effects of a gravitomagnetic field on pure superconductors," Phys. Rev. D 43, 457 ; (1992) Phys. Rev. B 46, 5489 - la proposition d'amplification.
E. Podkletnov & R. Nieminen (1992), "A possibility of gravitational force shielding by bulk YBa2Cu3O7-x superconductor," Physica C 203, 441 - l'origine évaluée par les pairs (le préprint ultérieur de 1997 a été retiré).
E. Podkletnov & G. Modanese (2001), "Impulse gravity generator...," arXiv:physics/0011026 / physics/0209051. (Téléchargé.)

Le gravitomagnétisme réel - l'étalon (au-delà du corpus de sources)

B. Mashhoon (2003), "Gravitoelectromagnetism: a brief review," arXiv:gr-qc/0311030 - le GEM est de la vraie relativité en champ faible ; le champ à l'échelle du laboratoire vaut environ 1e-20 des effets revendiqués.
C. Everitt et al. (2011), "Gravity Probe B: Final Results...," Phys. Rev. Lett. 106, 221101 - l'entraînement des référentiels mesuré à l'ampleur minuscule prédite.

Où la physique est établie

M. Tajmar et al. (2006-2011) : gr-qc/0603033, arXiv:0707.3806 - un premier signal, puis les essais mieux contrôlés du partisan lui-même, qui fixent la borne publiée la plus serrée. (Téléchargé.)
Essais indépendants sur Podkletnov : Woods, Cook, Bennett & Lucas (2001), AIAA 2001-3363 ; Hathaway, Cleveland & Bao (2003), Physica C 385, 488 - aucun changement de poids mesuré. Ils fixent l'ampleur qu'un effet réel doit dépasser.

Où en est la réplication : les rapports positifs forment un groupe mince, et les essais les mieux instrumentés n'ont rien mesuré. Les fils de 2026 répondent par une variable que personne n'avait balayée - la vitesse de mise en rotation - et c'est ce qui rend un effet disputé de nouveau testable.