Published October 18, 2019 | Version v1
Journal article

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

Others:
DPHY, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Châtillon] ; ONERA-Université Paris Saclay (COmUE)
DPHY, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Palaiseau] ; ONERA-Université Paris Saclay (COmUE)
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] ; ONERA-Université Paris Saclay (COmUE)
Observatoire Midi-Pyrénées (OMP) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-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 Etudes 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)) ; 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)-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 (UMR_7158 / 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)) ; 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)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Blackett Laboratory ; Imperial College London
Delft University of Technology (TU Delft)

Description

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 $1.3\times{}10^{-14}$.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
December 4, 2022
Modified:
November 29, 2023