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Posté par Adrien le Jeudi 13/03/2014 à 00:00
Einstein garantit une traversée paisible de l’horizon d’un trou noir
Une équipe européenne, dont un chercheur de l’IAP (CNRS/UPMC), vient de démontrer que les célèbres « murs de feu » (firewalls en anglais) qui se formeraient près de l’horizon des trous noirs massifs (comme celui au centre de notre Galaxie) et qui ont fait récemment objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) de discussions intenses entre physiciens, sont en fait interdits par la théorie de gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) d’Einstein. En annihilant tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) observateur traversant la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) d’un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à...), ces « murs de feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.) » devaient résoudre le fameux paradoxe (Un paradoxe est une proposition qui contient ou semble contenir une contradiction logique, ou un raisonnement qui, bien que sans faille apparente, aboutit...) d’information des trous noirs, les chercheurs viennent de prouver le contraire. Ces résultats ont été publiés le 7 mars dans la revue Physical Review Letters.


Trou noir vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) - Illustration: CNRS-INSU/Habbick/VISIONS/SPL/Getty/Nature

Pendant vingt ans on a cru que le paradoxe avait été résolu grâce à de subtiles corrélations dans le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) de Hawking découvertes en 1993 par Susskind, Thorlacius et Uglum. Mais vingt ans plus tard, Almheiri, Marolf, Polchinski et Sully (AMPS) ont trouvé des failles dans cette solution et ont proposé à sa place l’existence de murs de feu.

Le rayonnement de Hawking, émis dans les phases initiales d’évolution d’un trou noir, serait couplé par intrication quantique avec le rayonnement émis dans les phases plus tardives, en étant aussi intriqué avec le rayonnement absorbé par le trou noir (Le Trou noir (The Black Hole) est un film de science-fiction réalisé par Gary Nelson, produit par la Walt Disney Pictures et sorti en 1979. L'histoire est inspiré du roman Vingt mille lieues sous...). Il en résulterait un excès d’information pour un observateur traversant la surface d’un trou noir.

D’après AMPS, la solution de ce problème consisterait en une désintrication quantique des rayonnements absorbés et émis par le trou noir. L’énergie libérée dans ce processus quantique donnerait lieu à l’apparence d’un mur (Un mur est une structure solide qui sépare ou délimite deux espaces.) de feu d’une densité de Planck près de l’horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et bien d'autres...) d’un trou noir et cela indépendamment de sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse...), donc les trous noirs massifs observés par les astronomes, qui n’ont rien de quantique, seraient équipés de murs de feu.

Anéanti dans un tel mur, l’observateur qui aurait le malheur de tomber dans un trou noir serait aussi débarrassé de l’excès d’information. Or l’équipe européenne de chercheurs a démontré que les murs de feu ne peuvent exister que dans des trous noirs minuscules dont la masse est la masse de Planck (La masse de Planck est, en physique, une unité de masse qui fait partie du système des unités de Planck. Elle est notée mP.) (20 millionièmes de gramme). Ce qui n’est pas surprenant, car c’est justement dans le cas de tels trous noirs que l’on s’attend à des effets de gravitation quantique.

Donc des observateurs peuvent toujours traverser tranquillement la surface d’un trou noir massif (Le mot massif peut être employé comme :) sans ressentir quoi que ce soit de particulier. Einstein le leur garantit. Cependant le paradoxe d’information n’est toujours pas résolu.

Note(s):

Paradoxe d’information des trous noirs: Ce paradoxe est la conséquence d’une contradiction (Une contradiction existe lorsque deux affirmations, idées, ou actions s'excluent mutuellement.) entre les lois de la mécanique quantique, qui interdisent toute perte information pour ce qu’on appelle les états quantiques « purs », et qui exige aussi que le trous noirs rayonnent (selon le « rayonnement de Hawking »), et celles de relativité générale qui prédit l’existence des trous noirs dans lesquelles toute information disparait à jamais.

Rayonnement de Hawking: Rayonnement d’origine quantique émis pas les trous noirs. Ce rayonnement qui évaporerait les trous noirs est à la source du paradoxe d’information. En réalité le rayonnement de Hawking est extraordinairement faible pour les trous massifs observés dans l’Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

Densité de Planck: Densité qui caractérise l’échelle des effets de gravitation quantique = 5.1 × 10^96 kg/m3


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Source: CNRS INSU