En 1997, les cosmologistes Stephen Hawking, Kip Thorne et John Preskill ont fait un pari célèbre sur la question de savoir si les informations qui entrent dans un trou noir cessent d’exister. Hawking et Thorne ont parié que l’information qui entre dans un trou noir est détruite, tandis que Preskill a pris le point de vue opposé. Les recherches de Hawking suggéraient que les particules n’avaient aucun effet. Mais sa théorie violait les lois de la mécanique quantique et créait une contradiction connue sous le nom de paradoxe de l’information. De nouvelles recherches menées par des physiciens du département de physique de l’université d’État de l’Ohio tentent de résoudre le débat sur le paradoxe de l’information de Hawking.
Guo et al. confirment les réponses au paradoxe de l’information des trous noirs de Stephen Hawking. Crédit image : Sci-News.com.
“Ce que nous avons découvert à partir de la théorie des cordes, c’est que toute la masse d’un trou noir n’est pas aspirée vers le centre “, a déclaré le professeur Samir Mathur de l’Ohio State University, auteur principal d’un article publié dans le Turkish Journal of Physics.
“Le trou noir essaie de comprimer les choses jusqu’à un certain point, mais ensuite les particules sont étirées en ces cordes, et les cordes commencent à s’étirer et à s’étendre et cela devient cette boule de poils qui s’étend pour remplir la totalité du trou noir.”
“Nous avons découvert que la théorie des cordes détient presque certainement la réponse au paradoxe de Hawking, comme ils l’avaient cru à l’origine.”
“Nous avons prouvé des théorèmes montrant que la théorie de la boule de neige reste la solution la plus probable au paradoxe de l’information de Hawking.”
En 2004, le professeur Mathur et ses collègues ont émis l’hypothèse que les trous noirs étaient semblables à de très grosses pelotes de laine très désordonnées – les “fuzzballs” – qui deviennent plus grosses et plus désordonnées à mesure que de nouveaux objets y sont aspirés.
“Plus le trou noir est gros, plus il y a d’énergie qui y entre, et plus la boule de poils devient grosse”, a déclaré le professeur Mathur.
Les physiciens ont découvert que la théorie des cordes pourrait être la solution au paradoxe de Hawking. Avec cette structure en boule de poils, le trou rayonne comme n’importe quel corps normal, et il n’y a pas d’énigme.
“Après cette étude et d’autres travaux, de nombreuses personnes ont pensé que le problème était résolu”, a déclaré le professeur Mathur.
“Mais en fait, une partie des gens de la communauté de la théorie des cordes elle-même pensait chercher une solution différente au paradoxe de l’information de Hawking.”
“Ils étaient gênés par le fait que, en termes physiques, toute la structure du trou noir avait changé.”
Des études menées ces dernières années ont tenté de concilier les conclusions de Hawking avec l’ancienne image du trou, où l’on peut penser que le trou noir est un espace vide avec toute sa masse au centre.
Une théorie, le paradigme du trou de ver, suggère que les trous noirs pourraient être une extrémité d’un pont dans le continuum espace-temps, ce qui signifie que tout ce qui entre dans un trou noir pourrait apparaître à l’autre extrémité du pont – l’autre extrémité du trou de ver – à un endroit différent de l’espace et du temps.
Pour que l’image du trou de ver fonctionne, il faudrait toutefois qu’un rayonnement de faible énergie s’échappe du trou noir sur ses bords.
La nouvelle étude a prouvé un théorème – le “théorème des petites corrections effectives” – pour montrer que si cela se produisait, les trous noirs ne sembleraient pas rayonner de la manière dont ils le font.
Les auteurs ont également examiné les propriétés physiques des trous noirs, notamment le changement de topologie en gravité quantique, afin de déterminer si le paradigme du trou de ver fonctionnerait.
“Dans chacune des versions qui ont été proposées pour l’approche du trou de ver, nous avons constaté que la physique n’était pas cohérente”, a déclaré le professeur Mathur.
“Le paradigme du trou de ver tente de faire valoir que, d’une certaine manière, on pourrait toujours penser que le trou noir est effectivement vide avec toute la masse au centre.”
“Et les théorèmes que nous prouvons montrent qu’une telle image du trou n’est pas une possibilité.”
