Les chercheurs ont peut-être résolu le célèbre paradoxe du trou noir du professeur Stephen Hawking, un mystère qui intrigue les scientifiques depuis près d’un demi-siècle.
Selon deux nouvelles études, quelque chose appelé « cheveux quantiques » est la réponse au problème.
Dans le premier article, publié dans la revue Lettres d’examen physiqueles chercheurs ont démontré que les trous noirs sont plus complexes qu’on ne le pensait à l’origine et ont des champs gravitationnels qui contiennent des informations sur la façon dont ils se sont formés.
Les chercheurs ont montré que la matière qui s’effondre dans un trou noir laisse une marque dans son champ gravitationnel, une empreinte appelée « cheveu quantique ».
Dans un article de suivi, publié dans une revue distincte, Lettres de physique Ble professeur Xavier Calmet de l’École des sciences mathématiques et physiques de l’Université du Sussex et le professeur Stephen Hsu de l’Université d’État du Michigan ont déclaré que les cheveux quantiques résolvent le paradoxe de l’information sur les trous noirs de Hawking.
En 1976, Hawking a suggéré que, lorsque les trous noirs s’évaporent, ils détruisent les informations sur ce qui les a formés.
Cette idée va à l’encontre d’une loi fondamentale de la mécanique quantique qui stipule que tout processus en physique peut être mathématiquement inversé.
Dans les années 1960, le physicien John Archibald Wheeler, discutant du manque de caractéristiques observables des trous noirs au-delà de leur masse totale, de leur spin et de leur charge, a inventé l’expression « les trous noirs n’ont pas de cheveux » – connue sous le nom de théorème sans cheveux.
Cependant, les « cheveux quantiques » nouvellement découverts offrent un moyen de préserver les informations lors de l’effondrement d’un trou noir et, en tant que tels, résolvent l’un des dilemmes les plus célèbres de la science moderne, selon les experts.
Le professeur Calmet a déclaré: « Les trous noirs ont longtemps été considérés comme le laboratoire idéal pour étudier comment fusionner la théorie de la relativité générale d’Einstein avec la mécanique quantique.
« Il était généralement admis au sein de la communauté scientifique que la résolution de ce paradoxe nécessiterait un énorme changement de paradigme en physique, forçant la reformulation potentielle de la mécanique quantique ou de la relativité générale.
« Ce que nous avons découvert – et je pense que c’est particulièrement excitant – c’est que ce n’est pas nécessaire. »
Expliquant la découverte des « cheveux quantiques », Roberto Casadio, professeur de physique théorique à l’Université de Bologne, a déclaré : « Un aspect crucial est que les trous noirs sont formés par l’effondrement d’objets compacts puis, selon la théorie quantique, il n’y a pas de séparation absolue entre l’intérieur et l’extérieur du trou noir.
« Dans la théorie classique, l’horizon agit comme une membrane unidirectionnelle parfaite qui ne laisse rien sortir et l’extérieur est donc le même pour tous les trous noirs d’une masse donnée. C’est le théorème classique de l’absence de cheveux », a ajouté Casadio. .
« Cependant, dans la théorie quantique, l’état de la matière qui s’effondre et forme le trou noir continue d’affecter l’état de l’extérieur, bien que d’une manière compatible avec les limites expérimentales actuelles. C’est ce que l’on appelle les » cheveux quantiques « . .' »
Xavier Calmet et al, Informations quantiques sur les cheveux et les trous noirs, Lettres de physique B (2022). DOI : 10.1016/j.physletb.2022.136995
Xavier Calmet et al, Quantum Hair de Gravity, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.128.111301
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