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Les trous de ver pourraient aider à résoudre un tristement célèbre paradoxe du trou noir, selon un nouveau papier amusant

 Les trous de ver pourraient aider à résoudre un tristement célèbre paradoxe du trou noir, selon un nouveau papier amusant

Les trous de ver pourraient aider à résoudre un tristement célèbre paradoxe du trou noir, selon un nouveau papier amusant

Qu'arrive-t-il à l'information après qu'elle ait dépassé l'horizon des événements d'un trou noir ? Il a été suggéré que la géométrie des trous de ver pourrait nous aider à résoudre ce problème épineux – mais les calculs ont été délicats, c'est le moins qu'on puisse dire.

Dans un nouvel article, une équipe internationale de physiciens a trouvé une solution de contournement pour mieux comprendre comment un trou noir qui s'effondre peut éviter de briser les lois fondamentales de la physique quantique (plus à ce sujet dans un instant).

Bien que hautement théoriques, les travaux suggèrent qu'il y a probablement des choses qui nous manquent dans la quête pour résoudre la relativité générale avec la mécanique quantique.

"Nous avons découvert une nouvelle géométrie de l'espace-temps avec une structure en forme de trou de ver qui avait été négligée dans les calculs conventionnels", explique le physicien Kanato Goto de l'Université Cornell et du RIKEN au Japon.

"L'entropie calculée à l'aide de cette nouvelle géométrie donne un résultat complètement différent."

Le paradoxe de l'information du trou noir est l'une des tensions non résolues entre la théorie de la relativité générale d'Einstein et la mécanique quantique.

En relativité générale, l'horizon des événements d'un trou noir est un point de non-retour. Tout ce qui passe au-delà de ce point critique est inexorablement aspiré dans le puits de gravité du trou noir, et aucune vitesse dans l'Univers, pas même celle de la lumière dans le vide, n'est suffisante pour la vitesse de fuite. C'est parti, c'est tout. Fichu. Irrémédiable.

Puis vint Stephen Hawking dans les années 1970, suggérant que, lorsque la mécanique quantique est prise en compte, les trous noirs pourraient émettre un rayonnement après tout.

Selon la théorie, cela se produit à la suite de l'interférence du trou noir avec les propriétés ondulatoires des particules environnantes, ce qui le fait "briller" avec une température qui devient plus chaude à mesure que le trou noir devient plus petit.

Finalement, cette lueur devrait réduire à néant un trou noir.

"C'est ce qu'on appelle l'évaporation du trou noir parce que le trou noir se rétrécit, tout comme une goutte d'eau qui s'évapore", explique Goto.

Étant donné que la "lueur" ne ressemble pas à ce qui est entré dans le trou noir en premier lieu, il semblerait que tout ce qui est entré dans le trou noir évaporé est parti pour de bon. Mais selon la mécanique quantique, l'information ne peut pas simplement disparaître de l'Univers. De nombreux physiciens ont exploré la possibilité que, d'une manière ou d'une autre, cette information soit codée dans le rayonnement de Hawking.

Goto et son équipe ont voulu explorer mathématiquement cette idée en calculant l'entropie du rayonnement de Hawking autour d'un trou noir. C'est la mesure du désordre dans un système et peut être utilisée pour diagnostiquer la perte d'informations dans le rayonnement de Hawking.

Selon un article de 1993 du physicien Don Page, si le désordre s'inverse et que l'entropie tombe à zéro lorsqu'un trou noir disparaît, le paradoxe de l'information manquante doit être évité. Malheureusement, il n'y a rien dans la mécanique quantique qui permettrait à cette inversion de se produire.

Entrez dans le trou de ver, ou au moins une réplique mathématique d'un sous des modèles très spécifiques de l'Univers. Il s'agit d'une connexion entre deux régions d'une nappe courbe d'espace-temps, un peu comme un pont traversant un ravin.

Penser de cette façon en conjonction avec les trous noirs nous donne un moyen différent de calculer l'entropie du rayonnement de Hawking, dit Goto.

"Un trou de ver relie l'intérieur du trou noir et le rayonnement à l'extérieur, comme un pont", explique-t-il.

Lorsque l'équipe a effectué ses calculs à l'aide du modèle de trou de ver, ses résultats correspondaient à la courbe d'entropie de Page. Cela suggère que les informations aspirées au-delà de l'horizon des événements d'un trou noir pourraient ne pas être perdues pour toujours après tout.

Mais il y a bien sûr encore des questions qui demeurent. Tant que ces questions n'auront pas été résolues, nous ne pouvons pas considérer que le paradoxe de l'information sur les trous noirs est définitivement résolu.

"Nous ne connaissons toujours pas le mécanisme de base de la façon dont l'information est emportée par le rayonnement", a déclaré Goto. "Nous avons besoin d'une théorie de la gravité quantique."

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