Interféromètre à effet Sagnac fibré :
introduction non technique, 
photos et vidéos,
version en français, téléchargeable, de l’article académique (version originale dans l’onglet suivant).

La théorie de la relativité a la réputation de n’être requise que pour des vitesses de mobiles comparables à la vitesse de la lumière. Avec l’appareil montré ici, la Relativité est déjà requise lorsqu’il est en rotation avec son pourtour se déplaçant à seulement quelques centimètres par seconde. Il ne contient aucune pièce interne mobile. Deux ondes lumineuses (infra-rouge), issues de la même diode laser, circulent en sens opposés dans la bobine de fibre optique (située dans le tube jaune visible sur les photos et les vidéos). Lorsque les deux ondes se rencontrent dans le détecteur, l’état d’interférence entre elles dépend des deux temps mis par chacune d’elles pour parcourir le chemin depuis l’émetteur jusqu’au détecteur. En chaque point de la fibre, la vitesse de propagation de chacune est imposée par le matériau de la fibre de verre (environ 2/3 de la vitesse dans le vide).
Si l’on se fie à la cinématique galiléenne (« classique »), les deux temps en question ne dépendent que des deux longueurs à parcourir et des deux vitesses imposées dans la fibre. L’état d’interférence devrait alors être toujours le même, que l’interféromètre soit au repos ou en rotation à vitesse quelconque, et le détecteur devrait afficher une seule et même valeur.
Selon la cinématique lorentzienne (« relativiste »), lorsque la fibre est en mouvement de rotation par rapport au laboratoire, et qu’une onde parcourt un millimètre de fibre, cela prend une certaine fraction de seconde mesurée dans le référentiel défini par ce millimètre de fibre, mais une fraction de seconde un peu plus grande pour le référentiel du laboratoire. C’est ce qu’on appelle la relativité du temps, ou mieux dit, la relativité des durées. De plus, la différence entre les deux fractions de seconde n’est pas la même pour l’onde qui se propage dans le même sens que la rotation de l’interféromètre et pour l’onde qui se propage en sens inverse. On comprend alors que, après que chacune a réalisé son parcours, il puisse y avoir entre elles un décalage non prévu par la cinématique classique. Avec les formules relativistes, on peut écrire les calculs de manière précise pour les durées de propagation de chacune des deux ondes. On trouve que la différence entre ces deux durées dépend de la vitesse de rotation de l’interféromètre, et que cette dépendance est d’ailleurs sinusoïdale. Lorsque l’interféromètre est entraîné dans une rotation de plus en plus rapide, le détecteur devrait alors afficher une valeur variant selon une loi sinusoïdale.
Les vidéos montrent ce qui se passe. Le dispositif est effectivement sensible à la rotation autour de l’axe de la bobine, et insensible à la translation et à l’inclinaison. Et lorsque la vitesse de rotation croît progressivement, on observe bien sur l’afficheur une variation sinusoïdale.
Il est vrai que le phénomène met en jeu de très petites différences de temps. Mais la longueur d’onde d’une onde lumineuse, même infra-rouge, est également très petite. Si bien qu’un faible décalage temporel peut se traduire lors de la superposition de deux telles ondes par une différence d’une fraction non négligeable de longueur d’onde, voire de plusieurs longueurs d’onde, et ainsi se traduire par une intensité lumineuse détectée qui est très sensible à la vitesse de rotation.
Ainsi, lorsqu’on tourne l’interféromètre dans ses mains et que les chiffres défilent au lieu de rester fixes, on expérimente la relativité du temps.

PHOTOS :  vue de dessus, vue de profil

VIDÉOS montrant différents aspects