Des chercheurs ont peut-être résolu le fameux paradoxe de l’information du professeur Stephen Hawking, un mystère qui laisse les scientifiques perplexes depuis près d’un demi-siècle.
Selon deux nouvelles études, un phénomène appelé « cheveux quantiques » est la réponse au problème.
Dans le premier article, publié dans la revue Physical Review Letters, les chercheurs ont démontré que les trous noirs sont plus complexes qu’on ne le pensait à l’origine et qu’ils possèdent 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 trace dans son champ gravitationnel – une empreinte appelée « cheveu quantique ».
Dans un article de suivi, publié dans une autre revue, Physics Letters B, le 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 des trous noirs de Hawking.
En 1976, Hawking a suggéré qu’en s’évaporant, les trous noirs détruisaient les informations sur ce qui les avait formés.
Cette idée va à l’encontre d’une loi fondamentale de la mécanique quantique, selon laquelle tout processus physique peut être mathématiquement inversé.
Dans les années 1960, le physicien John Archibald Wheeler, discutant de l’absence de caractéristiques observables des trous noirs autres que leur masse totale, leur rotation et leur charge, a inventé l’expression « les trous noirs n’ont pas de cheveux », connue sous le nom de théorème de l’absence de cheveux.
Cependant, les « cheveux quantiques » récemment découverts permettent de préserver les informations lors de l’effondrement d’un trou noir et, à ce titre, ils résolvent l’une des plus célèbres énigmes de la science moderne, selon les experts.
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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. »
« La communauté scientifique pensait généralement que la résolution de ce paradoxe nécessiterait un énorme changement de paradigme en physique, obligeant à reformuler soit la mécanique quantique, soit la relativité générale. »
« Ce que nous avons découvert – et je pense que c’est particulièrement passionnant – c’est que cela 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 et alors, 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 parfaite à sens unique 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 poils », ajoute M. Casadio.
« Cependant, selon la théorie quantique, l’état de la matière qui s’effondre et forme le trou noir continue d’affecter l’état de l’extérieur, mais d’une manière compatible avec les limites expérimentales actuelles. C’est ce que l’on appelle les ‘cheveux quantiques’. »
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