Des physiciens ont simulé un trou noir dans un laboratoire, puis il a commencé à briller : ScienceAlert

Un homologue d’un trou noir pourrait nous dire une ou deux choses sur le rayonnement insaisissable théoriquement émis par l’objet réel.

En utilisant une chaîne d’atomes dans une seule bobine pour simuler l’horizon des événements d’un trou noir, une équipe de physiciens a observé en 2022 l’équivalent de ce que nous appelons le rayonnement de Hawking : des particules générées par des perturbations des fluctuations quantiques provoquées par la pénétration d’un trou noir. Temps libre.

Ils disent que cela pourrait aider à résoudre la tension entre deux cadres actuellement irréconciliables pour décrire l’univers : la relativité générale, qui décrit le comportement de la gravité comme un champ continu appelé espace-temps ; et la mécanique quantique, qui décrit le comportement des particules discrètes à l’aide des mathématiques des probabilités.

Pour qu’une théorie unifiée de la gravité quantique puisse être appliquée universellement, ces deux théories non miscibles doivent trouver un moyen de s’articuler d’une manière ou d’une autre.

C’est là qu’interviennent les trous noirs, peut-être les objets les plus étranges et les plus extrêmes de l’univers. Ces objets massifs sont si denses que, à une certaine distance du centre de masse du trou noir, il n’y a pas assez de vitesse dans l’univers pour s’échapper. Pas même la vitesse de la lumière.

cette distance, inégal C’est ce qu’on appelle l’horizon des événements, en fonction de la masse du trou noir. Une fois qu’un objet franchit ses frontières, nous ne pouvons qu’imaginer ce qui se passe, car rien ne nous renvoie d’informations vitales sur son sort. Mais en 1974, Stephen Hawking a proposé que l’interruption des fluctuations quantiques provoquée par l’horizon des événements conduise à un type de rayonnement très similaire au rayonnement thermique.

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Si le rayonnement Hawking existe, il est trop faible pour être encore détecté. Il est possible que nous ne parvenions jamais à l’extraire du calme de l’univers. Mais nous pouvons vérifier ses propriétés en créant des analogues de trous noirs en laboratoire.

Cela a déjà été fait, mais en novembre 2022, une équipe dirigée par Lotte Mertens de l’Université d’Amsterdam aux Pays-Bas a tenté quelque chose de nouveau.

La chaîne unidimensionnelle d’atomes a servi de chemin vers « Sauter » d’une position à une autre. En ajustant la facilité avec laquelle ce saut peut se produire, les physiciens peuvent faire disparaître certaines propriétés, créant ainsi une sorte d’horizon des événements qui interfère avec la nature ondulatoire des électrons.

L’impact du faux horizon des événements a produit une augmentation de la température conforme aux prévisions théoriques pour un système de trous noirs équivalent, a indiqué l’équipe. Mais seulement lorsqu’une partie de la chaîne s’étend au-delà de l’horizon des événements.

Cela pourrait signifier que l’intrication de particules s’étendant à travers l’horizon des événements joue un rôle déterminant dans la génération du rayonnement de Hawking.

Le rayonnement Hawking simulé n’était thermique que sur une certaine plage d’amplitudes de saut, et dans le cadre des simulations, ils ont commencé à simuler un type d’espace-temps considéré comme « plat ». Cela suggère que le rayonnement de Hawking ne peut être thermique que dans diverses situations et lorsqu’il y a un changement dans la déformation de l’espace-temps dû à la gravité.

On ne sait pas exactement ce que cela signifie pour la gravité quantique, mais le modèle offre un moyen d’étudier l’apparition du rayonnement de Hawking dans un environnement qui n’est pas affecté par la dynamique sauvage de la formation des trous noirs. Grâce à sa simplicité, il peut être appliqué dans un large éventail de contextes expérimentaux, ont indiqué les chercheurs.

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« Cela pourrait ouvrir la voie à l’exploration des aspects fondamentaux de la mécanique quantique ainsi que de la gravité et de l’espace-temps courbe dans divers contextes de matière condensée. » Les chercheurs ont écrit.

La recherche a été publiée dans Recherche d’examen physique.

Une version de cet article a été publiée pour la première fois en novembre 2022.

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