Les scientifiques ont mené les expériences les plus précises à ce jour pour tester l'un des fondements de la théorie de la relativité - l'idée de l'invariance de Lorentz. Ce principe consiste en l'indépendance des résultats expérimentaux de l'orientation et de la vitesse de déplacement du référentiel du laboratoire. Deux études sur ce sujet ont été publiées dans Physical Review Letters.
L'invariance de Lorentz (également appelée covariance de Lorentz) est une propriété mathématique des équations décrivant des processus physiques, selon laquelle elles conservent leur forme sous les transformations de Lorentz. Les transformations de Lorentz sont des transformations linéaires de l'espace pseudo-euclidien qui sont souvent utilisées en relativité restreinte. Les transformations de Lorentz proprement dites permettent de calculer de nouvelles coordonnées d'un point dans l'espace-temps quadridimensionnel lors du passage d'un référentiel inertiel à un autre.
L'invariance de Lorentz est à la base de la théorie de la relativité et du modèle standard, mais certaines nouvelles idées théoriques, en particulier certains modèles de gravité quantique, suggèrent une violation de ce principe. Pour tester, les scientifiques utilisent une approche qui prend en compte cette symétrie pour toutes les particules et tous les champs. Si des coefficients nuls découlent de l'expérience, alors la symétrie est préservée.
Dans le premier travail, les scientifiques ont utilisé des données de gravimètres supraconducteurs - des dispositifs qui déterminent l'accélération gravitationnelle locale. Dans ce sous-type d'appareils, la mesure est effectuée sur une sphère supraconductrice en lévitation dans un champ magnétique. Les données ont été utilisées pendant plusieurs années, à partir desquelles il en résulte des coefficients nuls, et la précision de la détermination de certains est dix fois plus élevée que celle des restrictions précédentes.
Dans le deuxième travail, le contrôle a été effectué sur la base des données de localisation du laser lunaire, c'est-à-dire de la mesure du temps de déplacement du faisceau laser de la Terre vers le réflecteur sur la surface lunaire et retour. En prenant les résultats d'expériences en cours depuis plus de 48 ans, les auteurs n'ont pas non plus trouvé d'écarts significatifs dans les valeurs des coefficients par rapport à zéro. Pour certains, la précision a été améliorée des centaines de fois par rapport aux travaux précédents.