Le chat de Schrödinger : Des simulations montrent que les trous noirs ont un comportement quantique déconcertant


Les trous noirs peuvent être à la fois massifs et petits, morts et vivants, tout comme le chat de Schrödinger.

Une impression d’artiste d’un trou noir. NightCafe Creator AI

Un groupe de physiciens a mené une étude sur les trous noirs qui pose sans doute plus de questions qu’elle n’apporte de réponses.

Les scientifiques, de l’Université du Queensland, ont confirmé un certain nombre de propriétés quantiques bizarres des géants cosmiques, notamment leur capacité à avoir des masses différentes en même temps, révèle un communiqué de presse.

Leur étude établit un lien entre le comportement mystérieux des trous noirs et le monde étrange et merveilleux de la physique quantique, jetant une lumière nouvelle tout en mettant en évidence le comportement insaisissable de ces objets colossaux.

Simulation des propriétés quantiques des trous noirs

Les résultats, publiés dans une nouvelle étude parue dans la revue Physical Review Letters, montrent que les trous noirs ont des propriétés typiques des particules quantiques, c’est-à-dire qu’ils peuvent conserver un certain nombre d’états en même temps, un peu comme la célèbre expérience de pensée du chat de Schrödinger. Les scientifiques ont utilisé la modélisation informatique pour relier les propriétés mystérieuses des trous noirs aux principes de la physique quantique, qui expliquent le comportement et les bizarreries des particules subatomiques.

“Les trous noirs sont une caractéristique incroyablement unique et fascinante de notre univers”, a expliqué le responsable de l’étude, Joshua Foo, candidat au doctorat à l’université du Queensland.

“Ils sont créés lorsque la gravité comprime une grande quantité de matière de manière incroyablement dense dans un espace minuscule, créant une telle force gravitationnelle que même la lumière ne peut s’en échapper”, a-t-il poursuivi. “C’est un phénomène qui peut être déclenché par une étoile mourante. Mais, jusqu’à présent, nous n’avons pas cherché à savoir si les trous noirs présentent certains des comportements étranges et merveilleux de la physique quantique.”

Un exemple de ce comportement est la superposition, où les particules subatomiques peuvent exister dans plusieurs états en même temps. Les scientifiques ont conçu un cadre mathématique qui simule un scénario dans lequel une particule quantique se trouve juste à l’extérieur d’un trou noir massif.

“Pour les trous noirs”, a expliqué M. Foo, “nous voulions voir s’ils pouvaient avoir des masses très différentes au même moment, et il s’avère que c’est le cas. Imaginez que vous soyez à la fois grand et large, mais aussi petit et maigre – c’est une situation qui est intuitivement déroutante car nous sommes ancrés dans le monde de la physique traditionnelle. Mais c’est la réalité pour les trous noirs quantiques”.

Dévoiler lentement le grand mystère des trous noirs

Le physicien théoricien américano-israélien Jacob Bekenstein a été le premier à théoriser que les trous noirs pouvaient avoir des propriétés quantiques. Aujourd’hui, les scientifiques de l’université du Queensland affirment que leurs nouvelles découvertes confirment certaines des prédictions de Bekenstein.

“Notre modélisation a montré que ces masses superposées se trouvaient en fait dans certaines bandes ou rapports déterminés – comme le prédisait Bekenstein”, a expliqué Magdalena Zych, co-auteur de l’étude. “Nous n’avions pas supposé l’existence d’un tel modèle au départ, et le fait que nous ayons trouvé cette preuve a donc été assez surprenant.”

Bien que des avancées récentes, telles que les images de deux trous noirs prises par le télescope Event Horizon, viennent enrichir nos connaissances sur les trous noirs, nous sommes encore loin de comprendre leur fonctionnement interne. La nouvelle étude donne du poids aux représentations de science-fiction des géants cosmiques comme des portes colossales qui déforment l’espace et le temps de manière totalement inattendue.

Lire aussi : La toute première inversion magnétique d’un trou noir supermassif pourrait avoir été repérée

Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche


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