Une équipe de recherche de l'Université d'Osaka, L'Université Nihon et l'Université Chuo ont proposé un nouveau cadre théorique dont l'expérience pourrait être réalisée en laboratoire pour mieux comprendre la physique des trous noirs. Ce projet peut faire la lumière sur les lois fondamentales qui régissent le cosmos à des échelles incroyablement petites et très grandes.

Récemment, le monde a été fasciné lorsque les premières images d'un trou noir ont été publiées par le télescope Event Horizon. Ou, être plus précis, les images ont montré le cercle lumineux, appelé un anneau d'Einstein, par la lumière qui échappait de justesse à l'immense gravité du trou noir. Cet anneau de lumière était dû au fait que, selon la théorie de la relativité générale, le tissu de l'espace-temps lui-même est tellement déformé par la masse du trou noir qu'il agit comme une énorme lentille.

Malheureusement, notre compréhension des trous noirs reste incomplète, parce que la théorie de la relativité générale - qui sert à décrire les lois de la nature à l'échelle des étoiles et des galaxies - n'est actuellement pas compatible avec la mécanique quantique, notre meilleure théorie sur le fonctionnement de l'Univers à très petite échelle. Depuis les trous noirs, par définition, avoir une masse énorme comprimée dans un espace minuscule, il est nécessaire de concilier ces théories extrêmement réussies mais jusqu'à présent contradictoires pour les comprendre.

Une approche possible pour résoudre cette énigme est appelée théorie des cordes, qui soutient que toute matière est constituée de très petites cordes vibrantes. Une version de cette théorie prédit une correspondance entre les lois de la physique que nous percevons dans nos quatre dimensions familières (trois dimensions de l'espace plus le temps) et les cordes dans un espace avec une dimension supplémentaire. C'est ce qu'on appelle parfois une « dualité holographique, " car il rappelle une plaque holographique bidimensionnelle qui contient toutes les informations d'un objet 3-D.

Dans la recherche récemment publiée, les auteurs, Koji Hashimoto (Université d'Osaka), Keiju Murata (Université Nihon) et Shunichiro Kinoshita (Université Chuo) appliquent ce concept pour montrer comment la surface d'une sphère, qui a deux dimensions, peut être utilisé dans une expérience sur table pour modéliser un trou noir en trois dimensions. Dans cette configuration, la lumière émanant d'une source en un point de la sphère est mesurée en un autre, qui devrait montrer le trou noir si le matériau sphérique permet l'holographie.

"L'image holographique d'un trou noir simulé, si observé par cette expérience sur table, peut servir d'entrée dans le monde de la gravité quantique », explique l'auteur Hashimoto. Les chercheurs ont également calculé le rayon de l'anneau d'Einstein qui serait observé si cette théorie était correcte.

"Notre espoir est que ce projet montre la voie à suivre vers une meilleure compréhension de la façon dont notre Univers fonctionne vraiment à un niveau fondamental, " dit l'auteur Keiju Murata.