Deux chercheurs ont déclaré leur intention de participer à la course à la résolution du paradoxe informationnel des trous noirs, dans lequel toute la physique théorique est impliquée depuis de nombreuses années, avec un nouvel outil, le laser.
Alors, que peuvent faire les lasers avec des trous noirs? Bien sûr, ce ne sont pas les petits appareils avec lesquels beaucoup de gens amusent leurs chats, il s’agit du rayonnement laser, concept sous-jacent de la physique, et de son application à la disparition d’informations dans un trou noir.
Le terme «laser» est en général une abréviation, il signifie «amplification de la lueur par émission stimulée» (amplification de la lumière par émission de rayonnement stimulée). Dans sa forme la plus simple, le rayonnement laser est généré par l'interaction d'un photon avec un atome excité, ce qui le copie et produit ainsi une amélioration de la luminosité. Dans un tel processus, des rayons lumineux cohérents collimatés sont créés, largement utilisés dans les communications, l'industrie et le divertissement.
Chris Adami
Chris Adami, professeur de physique à l'Université du Michigan, compare un laser à un copieur capable de réaliser deux copies identiques de n'importe quoi. Si nous appliquons ce mécanisme à l'horizon des événements, selon Adami, nous pourrons trouver une solution au prétendu «paradoxe du mur de feu» au bord des trous noirs.
Dans un numéro du 7 avril de Classical and Quantum Gravity, Chris Adami et Greg Veg Stig (Greg Ver Steeg) de l'Université de Californie du Sud à Los Angeles ont publié un article publié à partir de cette étude. Le mur de feu (pare-feu) n'est pas devenu une solution universellement reconnue dans le monde de la physique après des décennies de débat sur la disparition d'informations dans des trous noirs.
Dans les années soixante-dix, Stephen Hawking, célèbre chercheur dans le domaine des trous noirs, partait du principe que les trous noirs ne sont pas si noirs. Selon Hawking, à propos de la physique quantique, des paires de particules virtuelles apparaissent soudainement, se détruisent elles-mêmes, puis disparaissent rapidement. Et à la limite de l'horizon des événements, il existe un point où la distorsion spatio-temporelle est si forte que même les radiations ne peuvent pas échapper au contrôle d'un trou noir. En conséquence, une particule virtuelle peut être piégée pour ainsi dire et éviter d’être détruite par son «partenaire», devenant ainsi une véritable particule et prenant un minuscule morceau de matériau d’un trou noir.
Cette petite «évaporation» de la masse s’appelle radiation de Hawking et change radicalement notre vision des trous noirs: il s’avère qu’ils s’évaporent et disparaissent tôt ou tard (en fonction de leur masse). Il s'est avéré que les trous noirs ne sont pas aussi permanents que nous le pensions.
Le concept de «rayonnement de Hawking» a marqué l’émergence d’une question théorique vitale et complexe, qui se résumait à l’interaction des trous noirs avec l’information. Après tout, à la fin, toutes les informations tombant dans un trou noir s’effondrent et disparaissent pour s’évaporer complètement. Et un tel scénario viole notre compréhension du fonctionnement physique de l'univers. Ainsi, les informations sont-elles réellement détruites ou sont-elles encore inconnues ou préservées?
Après plusieurs décennies de controverse parmi les scientifiques (y compris Hawking et d’autres personnalités), la dernière avancée en la matière remonte à 2012, lorsque la physique dirigée par Joseph Polchinsky de l’Université de Californie à Santa Barbara a mené ses recherches sur le paradoxe de l’extinction. Si les trous noirs ne détruisent pas vraiment les informations, il se passe alors quelque chose à l’horizon d’un événement appelé «le mur de feu».
Plus tôt cette année, Hawking a déclaré que le mur de feu était un concept inutile et a défendu son "mur du chaos", qui mélange de manière aléatoire des informations (ne violant donc pas les règles quantiques) et modifie l'emplacement de l'horizon des événements. en fonction des informations entrantes. Dans le scénario proposé par Hawking, l'horizon des événements au sens classique n'existe pas, il est remplacé par «l'horizon visible».
De toute évidence, ce n'est pas une victoire pour Hawking ou qui que ce soit, mais simplement une autre idée qui crée en quelque sorte un équilibre entre les théories évidemment contradictoires sur des informations tombant dans un trou noir.
Peut-être que tout est trop compliqué ou que le mécanisme lui-même n’a pas fait l’objet d’une attention suffisante. Et c’est ici que l’idée d’adami de l’émission stimulée apparaît.
Dans un communiqué de presse diffusé à la télévision, Adami a parlé de sa vision du problème. Selon lui, la physique ne peut pas être cohérente sans suivre le mécanisme de copie découvert par A. Einstein dès 1917. Selon lui, avant qu'un trou noir n'absorbe une information, il faut en créer une copie, qui reste à l'extérieur.
Paul Davis, physicien théoricien à l'Université de l'Arizona, a félicité la décision de Chris Adami comme étant correcte. Il a ajouté que c’était incroyable de voir comment cela avait été caché sous une forme aussi simple pendant tant d’années.
Comme l'affaire concerne l'horizon des événements de trou noir, Adami pense que le rayonnement est produit par le rayonnement stimulé, tout en conservant une copie des informations dans le trou. Ce rayonnement est différent du rayonnement de Hawking, qui a également sa place.
Selon les publications d'Adami et Vera Stig, le rayonnement forcé est très similaire au processus de copie d'informations: une particule entre, deux sortent avec exactement le même ensemble de nombres quantiques.
Cependant, dans le monde quantique, les informations ne peuvent pas être parfaitement copiées (un concept connu sous le nom de théorème d’impossibilité de clonage) et il se trouve que le rayonnement spontané (rayonnement de Hawking) interfère avec le clonage idéal, créant le minimum de bruit nécessaire.
Les scientifiques disent que cette étude ne concerne pas directement l'information en dehors de l'horizon d'un trou noir. Cependant, étant donné que des radiations stimulées peuvent toujours se produire dans cet horizon, cette solution peut s'avérer correcte pour le problème du paradoxe de l'information.
Adami pense que la théorie de Stephen Hawking est maintenant complétée. À son avis, le vide dans la théorie des trous noirs est maintenant fermé, ce qui lui a permis de dormir la nuit.
La prochaine question qui peut se poser est donc de savoir comment détecter ce rayonnement stimulé, s'il existe réellement.
