Un trou noir en laboratoire pour prouver la radiation Hawking


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  • Il y a 42 ans, Stephen Hawking avait fait l’une des plus grandes contributions dans le domaine de la physique en estimant qu’il y a des photons qui peuvent s’échapper d’un trou noir. Ces particules s’échappant d’un trou noir sont connues comme la radiation Hawking. Mais il n’est pas possible de prouver cette théorie sauf qu’un physicien a créé un phénomène similaire à un trou noir dans un laboratoire. Mais son expérience est limitée, car il a utilisé le son plutôt que la lumière.


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    Un expérience en laboratoire et un nouveau modèle théorique pourraient confirmer la radiation Hawking qui s'échappe d'un trou noir.

    Des particules, qui peuvent s’échapper d’un trou noir, pourraient provoquer son évaporation au fil du temps. La radiation Hawking est élégante et elle est l’une des plus contributions les plus importantes dans l’explication des trous noirs. Mais en 40 ans, on n’a jamais réussi à la prouver. Mais 2 groupes indépendants de chercheurs estiment qu’ils peuvent la prouver et cela pourrait valoir un prix Nobel à Hawking. Mais un petit retour en arrière est nécessaire. En 1974, Hawking s’est confronté Jacob Bekenstein qui était un étudiant à Princeton. Bekenstein a suggéré dans sa thèse que l’entropie d’un trou noir était proportionnelle à la zone de son horizon des événements. Et cette explication avait un problème, car selon les lois de la physique de l’époque, mais également selon les travaux de Hawking, l’entropie et le volume d’un trou noir ne peuvent pas baisser.

    Le principe de la radiation Hawking

    Hawking a refait ses calculs en analysant l’hypothèse de Bekenstein et il a découvert, en utilisant des concepts de la mécanique quantique, qu’il y a des particules qui s’échappent d’un trou noir. Hawking a proposé que l’univers était rempli avec des particules virtuelles qui, selon notre compréhension de la mécanique quantique, apparaissent et disparaissent en un clin d’oeil lorsqu’elles entrent en contact. Mais il y a une exception dans l’horizon des événements du trou noir. En termes clairs, une particule est avalée par le trou noir et l’autre est émise dans l’espace. La radiation Hawking a permis de comprendre le fonctionnement d’un trou noir, mais elle a soulevé beaucoup de problèmes que les physiciens tentent de résoudre.

    La création d’un trou noir sonique en laboratoire

    Comme toute théorie, il faut des expérimentations pour confirmer la radiation Hawking. Mais le souci est que les particules s’échappent dans des quantités infimes et qu’il est impossible de les détecter avec des trous noirs qui sont à des millions d’années-lumières. Mais le physicien Jeff Steinhauer de l’université de Technion à Haifa en Israël propose une solution. Steinhauer prétend qu’il a créé un trou noir sonique dans un laboratoire. Et lorsqu’il a activé le trou noir, alors ce chercheur témoigne qu’il a vu des particules qui volent de l’énergie de la bordure.

    Steinhauer a publié son expérience sur arXiv (PDF). Il a refroidi de l’hélium juste au dessus du zéro absolu et il a créé un tourbillonnement si rapide que le son ne pouvait plus passer. Steinhauer a déclaré que les phonons, les petits paquets d’énergie qui composent les ondes sonores, s’échappaient de son trou noir sonique comme cela a été prédit par les équations de Hawking. Étant donné que c’est sur arXiv, d’autres physiciens peuvent l’analyser et il y a quelques problèmes. L’expérience est bien réalisée selon Silke Weinfurtner de l’université de Nottingham, mais les conclusions doivent être analysées et cela mérite une discussion approfondie. (En termes clairs, la conclusion est tirée par les cheveux).

    Suivre l’évolution d’un trou noir

    Pendant qu’on regarde ce trou noir sonique, un autre papier publié dans Physical Review Letters, renforce l’existence de la radiation Hawking. Les physiciens Chris Adami et Kamil Bradler de l’université d’Ottawa décrivent une nouvelle technique qui permet de suivre la vie d’un trou noir au fil du temps. Cela implique que les informations, qui passent devant l’horizon des événements, ne disparaissent pas brusquement, mais elles s’échappent pendant les dernières phases de l’évaporation d’un trou noir. Et on retrouve une confirmation indirecte de la radiation Hawking.

    Pour confirmer cette seconde hypothèse, nous devons calculer la manière dont le trou noir interagit avec le champ de la radiation Hawking selon Adami. Pour le moment, il n’y a pas de théorie de la gravité quantique qui suggère ce type d’interaction. Mais notre modèle est suffisamment précis pour qu’il soit équivalent à la théorie de Hawking. Ces 2 hypothèses doivent être encore confirmées et cela reste des preuves indirectes. Mais cela pourrait renforcer l’existence de la radiation Hawking. Peter Higgs a dû attendre 49 ans pour confirmer le Boson de Higgs. On attend de voir si Hawking pourra voir sa radiation.

     

    Houssen Moshinaly

    Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009.

    Blogueur et essayiste, j'ai écrit 9 livres sur différents sujets comme la corruption en science, les singularités technologiques ou encore des fictions. Je propose aujourd'hui des analyses politiques et géopolitiques sur le nouveau monde qui arrive. J'ai une formation de rédaction web et une longue carrière de prolétaire.

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