Le 14 novembre 2005, la Case Western Reserve University de Cleveland a organisé une célébration à la fois de l’Année mondiale de la physique et du centenaire de son bâtiment de physique. Dans le cadre des festivités, la Société américaine de physique a présenté une plaque commémorant la CWRU comme un site historique de la physique, en l’honneur de l’expérience Michelson-Morley qui s’y est déroulée en 1887.
Au 19e siècle, les physiciens croyaient généralement que, tout comme les vagues d’eau doivent avoir un milieu pour se déplacer (l’eau), et que les ondes sonores audibles ont besoin d’un milieu pour se déplacer (l’air), les ondes lumineuses ont également besoin d’un milieu, qui a été appelé le « luminiferous » (i…
L’expérience Michelson-Morley est devenue ce qui pourrait être considéré comme l’expérience ratée la plus célèbre à ce jour et est généralement considérée comme la première preuve solide contre l’existence de l’éther luminiferous. Michelson a reçu le prix Nobel en 1907, devenant ainsi le premier Américain à recevoir le prix Nobel de physique.
Les physiciens avaient calculé que, lorsque la Terre se déplaçait sur son orbite autour du soleil, le flux de l’éther à la surface de la Terre pouvait produire un « vent d’éther » détectable. À moins que, pour une raison quelconque, l’éther ne soit toujours stationnaire par rapport à la Terre, la vitesse d’un faisceau de lumière émis par une source sur Terre dépendrait de l’ampleur du vent d’éther et de la direction du faisceau par rapport à celui-ci. L’idée de l’expérience était de mesurer la vitesse de la lumière dans différentes directions afin de mesurer la vitesse de l’éther par rapport à la Terre, établissant ainsi son existence.
Pour mesurer la vitesse de la Terre à travers l’éther en mesurant comment la lumière changeait, Albert Michelson (1852-1931) a conçu un dispositif connu aujourd’hui comme un interféromètre. Il envoyait le faisceau d’une source unique de lumière à travers un miroir semi-argenté qui était utilisé pour le diviser en deux faisceaux voyageant à angle droit l’un par rapport à l’autre. Après avoir quitté le diviseur, les faisceaux se déplaçaient vers les extrémités de longs bras où ils étaient réfléchis vers le milieu par de petits miroirs. Ils se recombinent ensuite de l’autre côté du séparateur dans un oculaire, produisant un modèle d’interférence constructive et destructive basé sur la longueur des bras. Toute légère modification du temps que les faisceaux passaient en transit était alors observée comme un déplacement des positions des franges d’interférence.
Michelson avait réalisé une version préliminaire de l’expérience en 1881. Après avoir accepté un poste à la Case School of Applied Science de Cleveland, il a entamé une collaboration avec Edward Morley, professeur de chimie au Western Reserve College voisin. L’appareil qu’ils ont construit flottait dans une cuvette de mercure, ce qui permettait de le faire tourner lentement. Au fur et à mesure de la rotation, selon la théorie de l’éther, la vitesse de la lumière dans chacun des deux bras perpendiculaires change, provoquant un décalage de la figure d’interférence. Les résultats de l’expérience indiquèrent un décalage conforme à zéro, et certainement inférieur à un vingtième du décalage attendu si la vitesse de la Terre en orbite autour du soleil était la même que sa vitesse à travers l’éther.
D’autres versions de l’expérience furent réalisées avec une sophistication croissante, mais les mesures de Michelson-Morley furent les premières avec une précision suffisante pour remettre en cause l’existence de l’éther. L’explication de leur résultat nul attendait les éclairages apportés par la théorie de la relativité restreinte d’Einstein en 1905.