Les trous de ver jouent un rôle clé dans de nombreux films de science-fiction, souvent en tant que raccourci entre deux points distants dans l'espace. En physique, cependant, ces tunnels dans l'espace-temps sont restés purement hypothétiques. Une équipe internationale dirigée par le Dr Jose Luis Blázquez-Salcedo de l'Université d'Oldenburg a maintenant présenté un nouveau modèle théorique dans la revue scientifique Lettres d'examen physique cela fait que les trous de ver microscopiques semblent moins farfelus que dans les théories précédentes.

Trous de ver, comme des trous noirs, apparaissent dans les équations de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, publié en 1916. Un postulat important de la théorie d'Einstein est que l'univers a quatre dimensions—trois dimensions spatiales et le temps comme quatrième dimension. Ensemble, ils forment ce qu'on appelle l'espace-temps, et l'espace-temps peut être étiré et courbé par des objets massifs tels que des étoiles, un peu comme une feuille de caoutchouc serait courbée par une bille de métal qui s'y enfoncerait.

La courbure de l'espace-temps détermine la façon dont les objets comme les vaisseaux spatiaux et les planètes, mais aussi léger, se déplacer en son sein. "En théorie, l'espace-temps pourrait également être courbé et courbé sans objets massifs, " dit Blázquez-Salcedo, qui a depuis été transféré à l'Université Complutense de Madrid en Espagne. Dans ce scénario, un trou de ver serait une région extrêmement incurvée dans l'espace-temps qui ressemble à deux entonnoirs interconnectés et relie deux points distants dans l'espace, comme un tunnel. « D'un point de vue mathématique, un tel raccourci serait possible, mais personne n'a jamais observé un vrai trou de ver, " explique le physicien.

De plus, un tel trou de ver serait instable. Si, par exemple, un vaisseau spatial devait voler dedans, il s'effondrerait instantanément dans un trou noir - un objet dans lequel la matière disparaît, à ne plus jamais revoir. La connexion qu'elle fournissait avec d'autres endroits de l'univers serait coupée. Les modèles précédents suggèrent que la seule façon de garder le trou de ver ouvert est d'utiliser une forme de matière exotique qui a une masse négative, ou en d'autres termes pèse moins que rien, et qui n'existe qu'en théorie. Cependant, Blázquez-Salcedo et ses collègues Dr Christian Knoll de l'Université d'Oldenburg et Eugen Radu de l'Universidade de Aveiro au Portugal démontrent dans leur modèle que les trous de ver pourraient également être traversés sans une telle matière.

Les chercheurs ont choisi une approche « semi-classique » relativement simple. Ils ont combiné des éléments de la théorie de la relativité avec des éléments de la théorie quantique et de la théorie électrodynamique classique. Dans leur modèle, ils considèrent certaines particules élémentaires telles que les électrons et leur charge électrique comme la matière qui doit traverser le trou de ver. Comme description mathématique, ils ont choisi l'équation de Dirac, une formule qui décrit la fonction de densité de probabilité d'une particule selon la théorie quantique et la relativité en tant que champ dit de Dirac.

Comme le rapportent les physiciens dans leur étude, c'est l'inclusion du champ de Dirac dans leur modèle qui permet l'existence d'un trou de ver traversable par la matière, à condition que le rapport entre la charge électrique et la masse du trou de ver dépasse une certaine limite. En plus de la matière, des signaux, par exemple des ondes électromagnétiques, pourraient également traverser les minuscules tunnels de l'espace-temps. Les trous de ver microscopiques postulés par l'équipe ne seraient probablement pas adaptés aux voyages interstellaires. De plus, le modèle devrait être encore affiné pour savoir si de telles structures inhabituelles pourraient réellement exister. "Nous pensons que les trous de ver peuvent également exister dans un modèle complet, " dit Blázquez-Salcedo.