En utilisant une chaîne d'atomes dans un seul fichier pour modéliser l'horizon des événements d'un trou noir, les physiciens ont observé l'équivalent de ce que nous appelons Rayonnement de Hawking – les particules nées de la perturbation des fluctuations quantiques causées par l'écart spatio-temporel d'un trou noir.
Cela, disent-ils, pourrait aider à résoudre la contradiction entre deux cadres actuellement inconciliables 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 de particules discrètes. utiliser les probabilités mathématiques Pour créer une théorie unifiée de la gravité quantique qui pourrait être appliquée universellement, ces deux théories incompatibles doivent trouver un moyen de s'entendre.
C'est là qu'entrent en jeu les trous noirs - peut-être les objets les plus étranges et les plus extrêmes de l'univers. Ces objets massifs sont si incroyablement denses qu'à une certaine distance du centre de masse du trou noir, aucune vitesse dans l'univers n'est suffisante pour s'en échapper. Même la vitesse de la lumière. Cette distance, qui dépend de la masse du trou noir, est appelée horizon des événements. Une fois qu'un objet franchit sa limite, nous ne pouvons qu'imaginer ce qui se passe, car rien n'est renvoyé avec des informations vitales sur son sort.
Mais en 1974, Stephen Hawking a suggéré que les interruptions des fluctuations quantiques causées par l'horizon des événements conduisent à un type de rayonnement très similaire au rayonnement thermique. Si ce rayonnement de Hawking existe, il est trop faible pour que nous le détections. Nous ne pourrons peut-être jamais le séparer du sifflement statique de l'univers. Mais nous pouvons étudier ses propriétés en créant des analogues de trous noirs dans des conditions de laboratoire.
Cela a déjà été fait, mais dans une étude publiée l'année dernière et dirigée par Lotta Mertens de l'Université d'Amsterdam aux Pays-Bas, les physiciens ont fait quelque chose de nouveau. Une chaîne unidimensionnelle d'atomes servait de chemin aux électrons pour "sauter" d'une position à une autre. En modifiant la facilité avec laquelle ces sauts pourraient se produire, les physiciens pourraient faire disparaître certaines propriétés, créant ainsi une sorte d'horizon des événements qui interfère avec la nature ondulatoire des électrons.
L'effet de ce faux horizon des événements a produit une élévation de température qui a répondu aux attentes théoriques d'un système équivalent de trous noirs, mais seulement lorsqu'une partie de la chaîne s'étendait au-delà de l'horizon des événements. Cela peut signifier que l'enchevêtrement des particules traversant l'horizon des événements joue un rôle important dans la génération du rayonnement de Hawking.
Le rayonnement de Hawking simulé n'était thermique que pour une certaine gamme d'amplitudes de pointe, et dans les simulations qui ont commencé par simuler un certain type d'espace-temps supposé "plat". Cela indique que le rayonnement de Hawking ne peut être thermique que dans certaines situations lorsqu'il y a un changement dans la courbure de l'espace-temps sous l'influence de la gravité.
On ne sait pas ce que cela signifie pour la gravité quantique, mais le modèle offre un moyen d'étudier l'apparition du rayonnement de Hawking dans un milieu qui n'est pas affecté par la dynamique sauvage de la formation des trous noirs. Et parce que c'est si simple, il peut être utilisé dans un large éventail de contextes expérimentaux, disent les chercheurs.
"Cela peut ouvrir des opportunités pour étudier les aspects fondamentaux de la mécanique quantique, ainsi que la gravité et l'espace-temps déformé dans diverses conditions de matière condensée", expliquent les physiciens dans leur article.
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