Comment sont déterminés les constantes physiques ? Exemple : la constante gravitationnelle

Réponse publiée sur Quora

D’abord par des mesures très précises.

Pour la constante gravitationnelle, l’Expérience de Cavendish de 1798 avec une balance de torsion a donné une valeur de G à 1% de la valeur actuelle, un exploit fantastique avec les moyens de l’époque.

Surtout si on considère que ces “constantes universelles” sont exprimées dans des unités (mètres, kilo, seconde) qui sont elles-mêmes difficiles à mesurer avec prévision, nécessitant des étalons matériels etc.

Avec l’amélioraiton des systèmes de mesure, arrive un moment où la mesure des constantes est plus précises que les unités dans lesquelles on les exprime, alors on fait l’inverse : on fixe la constante, et on définit les unités à partir d’elles

C’est ce qui a été fait en 1983 pour le Mètre en le définissant comme la longueur du trajet parcouru par la lumière dans le vide pendant une durée d’un 299 792 458e de seconde ,

ce qui revient à fixer la vitesse de la lumière à 299792458 mètres par seconde. Depuis, on ne peut plus mesurer la vitesse de la lumière : elle est fixe

En 2019 on a fait de même pour le kilogramme, en fixant la valeur numérique de la constante de Planck , h, à exactement $6,626 070 15 × 10^{−34} J s$

Pour l’instant, les dernières mesures de G sont considérées comme trop imprécises (20 ppm…) et on ne pourrait pas la figer sans créer de contradiction avec les définitions du mètre, du kg et de la seconde.

Une façon de résoudre tout ça proprement serait de re-définir complètement les unités en donnant aux constantes universelles la seule valeur qu’elles peuvent avoir : 1

C’est le cas du Système d’unités de Planck , dont il disait déjà en 1899 :

Elles gardent nécessairement leur signification pour tous les temps et toutes les civilisations, mêmes extraterrestres et non humaines, et peuvent donc être désignées « unités naturelles »

Notes de bas de page

[1] Pourquoi on ne peut plus mesurer la vitesse de la lumière - Pourquoi Comment Combien