Des scientifiques ont simulé un trou noir en laboratoire, puis il s’est mis à briller

Leur expérience pourrait contribuer à la création d’une théorie unifiée de la gravité quantique.

Simulation d’un trou noir déformé et en rotation. (Yukterez/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)

Une équipe de physiciens de l’université d’Amsterdam, aux Pays-Bas, a simulé l’horizon des événements d’un trou noir dans un laboratoire et a observé l’équivalent d’une forme insaisissable de rayonnement théorisée pour la première fois par Stephen Hawking, selon un rapport de Science Alert.

Cette nouvelle découverte pourrait aider la communauté scientifique à élaborer une toute nouvelle théorie qui marie la théorie générale de la relativité aux principes de la mécanique quantique.

Rayonnement Hawking

Les chercheurs ont utilisé une chaîne d’atomes en file indienne pour simuler l’horizon des événements du trou noir dans des conditions de laboratoire. Le rayonnement de Hawking qui en a résulté – des particules créées par les perturbations des fluctuations quantiques causées par la déchirure de l’espace-temps par le trou noir – s’est manifesté par une lueur visible.

Certains scientifiques pensent que le rayonnement de Hawking pourrait contribuer à combler le fossé entre la théorie générale de la relativité et la mécanique quantique, dont les principes sont totalement différents de ce que nous voyons dans l’univers observable, mais à la micro-échelle.

L’une des principales ambitions de Stephen Hawking dans la vie était de travailler à l’élaboration d’une théorie unifiée de la gravité quantique qui pourrait unifier les deux théories inconciliables et pourrait donc être appliquée universellement.

L’horizon des événements d’un trou noir est la zone dans laquelle aucune lumière ou matière ne peut s’échapper. Ce qui se passe au-delà de ce point n’existe qu’en théorie, certaines théories suggérant que certains trous noirs pourraient être des trous de ver offrant des raccourcis vers des régions éloignées de l’univers.

Simulation d’un horizon des événements

En 1974, Stephen Hawking a proposé que les interruptions des fluctuations quantiques dans l’horizon des événements libèrent un type de rayonnement très similaire au rayonnement thermique. Le problème est que ce rayonnement est probablement bien trop faible pour être détecté depuis la Terre.

C’est là que le trou noir simulé entre en jeu. Le groupe de scientifiques a spécifiquement entrepris d’analyser les propriétés du rayonnement de Hawking en créant un analogue en laboratoire.

Ce n’est pas la première fois que des scientifiques simulent un trou noir en laboratoire, mais les chercheurs des Pays-Bas ont pu voir une lueur dans leur horizon des événements simulé lorsque certaines conditions étaient réunies.

Leur chaîne unidimensionnelle d’atomes permettait essentiellement aux électrons de “sauter” d’une position à l’autre. Ils ont pu modifier la facilité avec laquelle le saut pouvait se produire, en créant un type d’horizon des événements qui interférait avec la nature ondulatoire des électrons.

Selon les scientifiques, cela a produit une augmentation de la température qui correspond aux attentes théoriques, mais uniquement lorsqu’une partie de la chaîne d’atomes s’étend au-delà de l’horizon des événements. Ils suggèrent que cela pourrait signifier que l’enchevêtrement des particules sur l’horizon des événements pourrait être ce qui génère le rayonnement de Hawking.

Le modèle des chercheurs permet d’étudier le rayonnement de Hawking comme jamais auparavant, ce qui rapproche la communauté scientifique de la réalisation du désir de Stephen Hawking de marier une fois pour toutes la théorie générale de la relativité et la mécanique quantique.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche