Des physiciens de l'Institut de mathématiques Steklov de l'Académie des sciences de Russie ont développé une description théorique du comportement de la matière à l'intérieur des trous noirs et ont trouvé un moyen possible de réconcilier la physique quantique et la théorie de la gravité, selon un article publié dans le Journal of High Energy Physics.
«Nous avons utilisé une approche holographique. Il consiste en ce qu'un système quantique bidimensionnel qui «vit» à la frontière d'un espace 3D courbe spécial, appelé espace anti-de Sitter, peut être décrit à l'intérieur de celui-ci par la physique gravitationnelle classique. Ainsi, l'espace tridimensionnel, avec tout ce qui se passe à l'intérieur, joue le rôle d'un hologramme illustrant ce qui se passe directement dans notre système physique , a déclaré Mikhail Khramtsov de l'Institut mathématique, cité par le service de presse de la Russian Science Foundation.
Les trous noirs réguliers et supermassifs ont une gravité si forte qu'ils ne peuvent être surmontés sans dépasser la vitesse de la lumière. Aucun objet ou rayonnement ne peut s'échapper au-delà de l'impact du trou noir, appelé «horizon des événements».
Ce qui se passe au-delà de l'horizon des événements reste un mystère et une controverse parmi les physiciens. La plupart des scientifiques pensent qu'en principe, il est impossible de regarder à l'intérieur d'un trou noir et d'étudier sa structure, car cela entraînera des conséquences extrêmement désagréables - dans ce cas, il sera impossible de concilier la théorie de la relativité d'Einstein et la mécanique quantique.
Néanmoins, les trous noirs existent et leur comportement doit être décrit d'une manière ou d'une autre. Récemment, les scientifiques ont commencé à croire que les trous noirs ne sont en fait pas des objets tridimensionnels, mais bidimensionnels - une sorte d '«hologrammes» spatiaux, où l'espace se rétrécit plus près des bords et où un objet lancé en ligne droite revient au point de vol.
Cette théorie et les équations qui la décrivent ont été avancées à la fin des années 1990 par deux cosmologistes bien connus - Juan Maldasena de l'Université de Princeton et Gerard 't Hooft de l'Université d'Utrecht. Selon certains scientifiques, des principes similaires peuvent décrire l'univers entier dans son ensemble - en d'autres termes, il est fort possible que nous vivions à l'intérieur d'un hologramme plat en deux dimensions.
Sur la base de ces principes, Khramtsov et ses collègues ont tenté d'expliquer pourquoi l'existence même des trous noirs ne viole pas les lois de la thermodynamique, et également de décrire les processus quantiques responsables du transport de la chaleur à l'intérieur d'eux, sur la base de la théorie de la relativité et d'autres lois classiques de la physique.
Des calculs ont montré que dans un trou noir un certain analogue de l'équilibre thermodynamique peut en effet être observé, comme dans l'Univers "normal". Les scientifiques soulignent que cela peut être vérifié expérimentalement par la collision de particules refroidies à des températures proches du zéro absolu.
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Si de telles particules tombent dans des pièges magnétiques, lorsqu'elles sont irradiées avec un laser, elles se comportent à peu près de la même manière que la matière dans des trous noirs plats. En particulier, les informations sur l'apparition de nouvelles liaisons quantiques entre les particules se propageront à l'intérieur du piège à une certaine vitesse, et les écarts par rapport à cela signifieront que les calculs des physiciens russes ne sont pas entièrement corrects.
Comme le note Khramtsov, le plasma quark-gluon provenant du LHC ou du collisionneur RHIC à Brookhaven (USA) peut être chauffé de la même manière, ce qui permet d'utiliser les mêmes principes pour décrire son comportement et approfondir ses études. Selon lui, dans un proche avenir, les physiciens russes vont tenter de trouver une réponse à une autre question importante liée aux trous noirs: l'information est-elle perdue lorsque la matière passe à travers l'horizon des événements.
