Des scientifiques "prennent la température" d'un trou noir pour la première fois

08 juin 2019 à 11h18
11
Trou noir

Des expériences de labo arrivent à simuler un phénomène prédit par Stephen Hawking.

« Prendre la température » d'un trou noir apparaît comme une tâche impossible. Pourtant, des physiciens ont mesuré pour la première fois la température d'un trou noir sonique fabriqué en laboratoire, qui piège le son au lieu de la lumière.

Un résultat qui confirme les prédictions d'Hawking

Si le résultat est crédible, cela confirmera une prédiction de Stephen Hawking, qui avait par le passé proposé une vérité surprenante sur les trous noirs : ils ne sont pas vraiment noirs. Au lieu de ça, un flux (relativement petit) de particules se décolle des alentours de chaque trou noir à une température qui dépend de son ampleur. Appelée radiation de Hawking, elle est trop faible pour être observée au sein de vrais trous noirs, mais les physiciens ont repéré des indices d'un rayonnement similaire émis par des analogues de trous noirs créés au laboratoire.

Dans la nouvelle étude, la température du trou noir sonique correspond à celle prédite par la théorie de Hawking, rapporte l'équipe dans le numéro Nature du 30 mai : « C'est une étape très importante », a déclaré le physicien Ulf Leonhardt de l'Institut Weizmann des sciences de Rehovot, en Israël, qui n'a pas participé à l'étude. « C'est nouveau dans tout le domaine. Personne n'a jamais fait une telle expérience auparavant ».

Les chercheurs ont utilisé des atomes de rubidium refroidis dans un état connu sous le nom de condensat de Bose-Einstein, et les ont fait flotter. Semblables à la lumière piégeant la gravité d'un trou noir, les atomes qui s'écoulent empêchent les ondes sonores de s'échapper, comme un kayakiste ramant à contre-courant d'un flux trop fort pour être maîtrisé. Des expériences précédentes avec cette configuration ont montré des signes de rayonnement d'Hawking, mais il n'était pas encore possible de mesurer sa température.

Le rayonnement d'Hawking provient de paires de particules quantiques qui apparaissent constamment partout et ce, même dans un espace vide. Normalement, ces particules s'annulent immédiatement. Mais au bord d'un trou noir, si une particule tombe à l'intérieur, l'autre pourrait s'échapper, entraînant ce fameux rayonnement. Une situation similaire se produit dans le trou noir : des paires d'ondes sonores appelées phonons peuvent apparaître, l'une tombant et l'autre s'échappant.

Les mesures des phonons qui se sont échappés et de ceux qui sont tombés ont permis aux chercheurs d'estimer la température, à 0,35 milliardième de kelvin. « Nous sommes tombés d'accord avec les prédictions de la théorie de Hawking », a déclaré le physicien Jeff Steinhauer de l'Institut de technologie Technion-Israel à Haïfa.

L'étude du rayonnement de Hawking

Le résultat est également en accord avec la prédiction de Hawking selon laquelle le rayonnement serait thermique - ce qui signifie que l'énergie des particules aurait une distribution semblable à celle de la lueur émise par un objet chaud, telle que la lumière rougeâtre d'un poêle électrique lorsqu'il chauffe.

Après que Hawking a proposé sa théorie, cette propriété thermique prédite du rayonnement a conduit à une énigme, appelée black hole information paradox. En mécanique quantique, l'information ne peut jamais être détruite, mais les particules sortant des trous noirs saperaient lentement sa masse et, sur une longue période, le trou noir se rétrécirait dans le néant.

Cela signifie que les informations « tombées » dans le trou noir (sous forme de particules, ou autres) ne seraient plus contenues dans celui-ci. Et si le rayonnement de Hawking est thermique, l'information n'aurait pas pu être emportée par les particules en fuite. Les particules émises ne peuvent pas être distinguées de celles émises par un objet banal avec une température donnée, ou même par un trou noir différent de la même masse. Cela suggère que des informations peuvent être perdues lorsqu'un trou noir s'évapore, ce qui constitue en soi une « violation » de la mécanique quantique.

On ignore si la nouvelle étude pourrait aider les scientifiques à résoudre ce paradoxe : il faudra probablement trouver une nouvelle théorie combinant gravitation et mécanique quantique, tâche qui constitue l'un des plus grands problèmes en suspens. Mais cette théorie ne s'appliquerait pas aux trous noirs soniques, car ils ne sont pas créés par la gravité. « La solution à ce paradoxe réside dans la physique d'un véritable trou noir, et non dans la physique d'un trou noir analogique », a déclaré Steinhauer.

Source : Science News
Soyez toujours courtois dans vos commentaires.
Respectez le réglement de la communauté.
11
0
nirgal76
37.2 pour le mien
LeLapinou64
37° ? <br /> OK, OK, je m’en vais… --&gt; [ ]<br /> Zut, grillée
Felaz
C’est fou! Hawking était vraiment visionnaire
Felaz
Facile
Kriz4liD
mesuré avec une sonde ? genre celle que les filles caches entre le matelas et le lit ?
PirBip
Attention quand même à ne pas se réjouir trop vite, les trous noirs soniques ne sont pas totalement équivalent aux trous noirs qu’on observe (puisque désormais EHT en a pris un en “photo”, on peut parler d’observation et non plus de théorie).<br /> Une chose est sûre c’est qu’on observe le phénomène de Hawking sur quelque chose d’analogue mais qui n’est pas encore “le trou noir”. Cependant cette confirmation est encourageante.<br /> Hawking aurait tellement mérité le Nobel de son vivant.
Rumpelstiltskin
La solution à ce paradoxe réside dans la physique d’un véritable trou noir, et non dans la physique d’un trou noir analogique<br /> Y a pas un taré qui s’est amusé à en créer un en labo ?
supersebastigor
Tout à fait.<br /> Il y a vraiment plusieurs sortes de trous noirs.<br /> Désolé.
PirBip
Ce serait compliqué… Tout simplement parce que la concentration d’énergie nécessaire pour en produire un est démesurément plus important que ce que le plus puissant des labos est capable de produire (15 ordres de magnitude). Pour plus de détails je vous partage l’article de David, de la chaîne et blog Science Étonnante, qui avait calculé ce qu’il faudrait au LHC du CERN pour faire le travail : https://sciencetonnante.wordpress.com/2012/01/09/le-lhc-peut-il-fabriquer-un-trou-noir-au-cern/
Al_Jardine
Et côté olfactif… il a prédit quoi, ce Hawking ?…
philumax
La fin du monde ?
Voir tous les messages sur le forum

Derniers actualités

Pixel 7 vs iPhone 14 : on compare les derniers smartphones de Google et d'Apple
Foncez ! NordVPN vous propose une offre VPN exclusive à l'occasion du grand prix de Squeezie !
Pixel Fold : le smartphone pliant de Google arriverait finalement début 2023
Attention, Facebook s'est fait voler 1 million de mots de passe, changez le vôtre !
Transfert de données personnelles UE-USA : Joe Biden signe un décret fondateur
Apple : les nouveaux AirPods Pro 2 sont en promo en ce moment !
Mise à feu ! Ariane 6 passe une nouvelle étape de ses tests en Allemagne
Prime Day : Amazon baisse le prix des écouteurs JBL Wave 200TWS en avance
Free lance sa nouvelle offre avec un forfait mobile 110Go
Honda Prologue : découvrez le premier SUV électrique du fabricant japonais
Haut de page