En novembre 2022, une équipe de recherche de l’Université d’Amsterdam a réalisé une expérience historique :elle a recréé l’horizon des événements d’un trou noir dans un laboratoire contrôlé et a détecté une faible lueur rappelant le rayonnement de Hawking. L'étude, publiée dans Physical Review Research sous le titre « Thermalisation par un horizon synthétique », démontre que la physique exotique d'un horizon d'événements cosmiques peut être simulée sur Terre.
La chercheuse principale LotteMertens et ses collègues ont organisé une chaîne d'atomes en une seule file, ajustant finement la probabilité de saut d'électrons entre eux. En ajustant ce taux de tunneling, ils ont créé une transition brutale dans la chaîne qui agit comme un horizon d’événements – une limite au-delà de laquelle les excitations ne peuvent pas s’échapper. Lorsqu'un segment de la chaîne traversait cette limite, l'équipe a observé un pic de température mesurable et, notamment, une augmentation subtile du rayonnement émis.
La prédiction de StephenHawking en 1974 concernant l’émission de particules au niveau d’un horizon de trou noir – maintenant appelée rayonnement de Hawking – découle des fluctuations du champ quantique à proximité de l’horizon des événements. Dans l'expérience d'Amsterdam, l'horizon synthétique a produit une lueur qui reflète le rayonnement thermique attendu d'un véritable trou noir, fournissant une preuve tangible de la théorie de Hawking sur une table.
Les trous noirs se situent à l’intersection de la relativité générale d’Einstein et de la mécanique quantique. L'observation des rayonnements de type Hawking dans un laboratoire comble le fossé entre ces deux piliers, offrant une nouvelle voie pour tester les concepts de gravité quantique et rechercher une théorie unifiée du tout.
Alors que le trou noir connu le plus proche, GaiaBH1, se trouve à environ 1 500 années-lumière et que la toute première image d’un trou noir n’a été capturée qu’en 2019, cette expérience montre que nous pouvons étudier la physique de l’horizon des événements sans nous aventurer dans l’espace lointain. Cela ouvre la porte à d’autres tests expérimentaux sur certains des mystères les plus profonds de l’univers.
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