Peut-être avons-nous résolu le paradoxe du trou noir de Stephen Hawking

Peut être Avons Nous Résolu Le Paradoxe Du Trou Noir De Stephen

L’effondrement de la matière dans un trou noir laisserait une empreinte dans le champ gravitationnel du trou noir lui-même, formant les « cheveux quantiques ».

Que devient la matière aspirée dans un trou noir ? Une avancée importante dans la résolution du paradoxe de l’information du trou noir, l’un des dilemmes les plus connus de la science moderne, vient d’une équipe de recherche internationale qui, dans deux nouveaux articles scientifiques, a présenté une nouvelle solution qui permet d’identifier le mécanisme par lequel les informations physiques de la matière effondrée seraient stockées plutôt que de « disparaître » dans le trou noir lui-même. Ce paradoxe, formulé pour la première fois en 1976 à la suggestion de Stephen Hawking, réside dans le fait que la perte absolue d’informations n’est pas autorisée par la physique quantique, posant un problème que les scientifiques du monde entier se posent depuis près d’un demi-siècle. .

Les « cheveux quantiques » résolvent le paradoxe du trou noir

Dans un premier article, publié dans la revue Lettres d’examen physiquele professeur Xavier Calmet et le doctorant Folkert Kuipers de l’Université du Sussex, au Royaume-Uni, le professeur Stephen Hsu de la Michigan State University aux États-Unis, et le professeur Roberto Casadio du département de physique et d’astronomie « Augusto Righi » de l’Université de Bologne et L’Institut national de physique nucléaire de la capitale émilienne, ont montré que les trous noirs sont plus complexes que prévu, car ils possèdent un champ gravitationnel qui, à un niveau quantique, code des informations sur leur formation.

Cette caractéristique supplémentaire, appelée « cheveux quantiques dérivés de la gravité », a été illustrée à l’aide de méthodes mathématiques complexes qui indiquent comment, compte tenu des corrections gravitationnelles quantiques, la matière s’effondrant dans un trou noir laisse une empreinte dans le champ gravitationnel du trou noir lui-même, constituant précisément le  » cheveux quantiques ».

Les chercheurs ont notamment comparé les champs gravitationnels de deux étoiles égales en rayon et en masse totale, mais dans lesquelles la matière se répartit différemment en leur sein. Pour la physique classique, les deux étoiles auraient le même potentiel gravitationnel, mais au niveau quantique ce potentiel dépendrait plutôt de leur composition interne. Ainsi, suite à leur effondrement dans les trous noirs, les champs gravitationnels iraient conserver la mémoire de la façon dont les étoiles ont été faites intérieurement, c’est-à-dire qu’ils auraient des « cheveux » capables de révéler l’information de la matière effondrée.

« Un aspect crucial à considérer est que les trous noirs sont formés à partir de l’effondrement d’objets compacts – Le professeur Casadio a expliqué dans une note -. Cela signifie, selon la théorie quantique, qu’il n’y a pas de séparation absolue entre l’intérieur et l’extérieur du trou noir. Cependant, l’état de la matière qui s’effondre et forme le trou noir continue d’influencer l’état externe du trou noir, quoique d’une manière compatible avec les limites expérimentales actuelles. C’est le phénomène que nous avons appelé les cheveux quantiques« .

Dans le deuxième article, publié dans la revue Lettres de physique B, le professeur Calmet et le professeur Hsu ont montré comment à travers ce « cheveu quantique » il est possible de résoudre le paradoxe informationnel du trou noir – dû à l’émission de rayonnement thermique par lequel les trous noirs détruiraient les informations relatives à ce qui les présente sous des formats. Comme indiqué, un tel phénomène violerait une loi fondamentale de la mécanique quantique, selon laquelle tout processus peut être mathématiquement inversé.

Grâce aux « cheveux quantiques », il est en revanche possible d’identifier le mécanisme par lequel l’information est stockée à l’intérieur d’un trou noir. « Les informations du trou noir – indiquent les savants – se répartit sur de nombreuses branches de l’état final du rayonnement et les superpositions macroscopiques de différentes géométries d’espace-temps jouent un rôle dans l’évaporation (le rayonnement émis par le trou noir, ndlr) ».

« Certaines des difficultés à résoudre le paradoxe – ont conclu les universitaires – ils peuvent provenir d’une réticence à accepter ces aspects de la dynamique quantique« . Par conséquent, les formulations du paradoxe basées sur une géométrie semi-classique fixe « ils ne décrivent qu’un petit sous-ensemble de l’espace d’évaporation et n’excluent pas l’unité globale ».