Révolution de la physique quantique : le secret des trous noirs révélé par la théorie des cordes

Une nouvelle découverte scientifique a été faite concernant les trous noirs et les limites de l'expansion de l'univers, considérés comme certains des puzzles les plus complexes de la physique moderne. Les scientifiques ont trouvé une nouvelle méthode de calcul des états quantiques aux horizons cosmiques à l'aide de la théorie des cordes. Cette découverte devrait résoudre le problème de l'« infinité » qui tourmente les physiciens depuis longtemps et ouvrir une nouvelle page dans la compréhension de la microstructure de l'univers. C'est ce qu'indique Ixbt.com dans son article.

Les horizons sont des limites dans l'espace au-delà desquelles un observateur ne peut recevoir aucune information. L'exemple le plus célèbre est l'horizon des événements d'un trou noir, d'où même la lumière ne peut s'échapper. De même, l'horizon de de Sitter, résultant de l'expansion accélérée de l'univers, cache également des régions lointaines. Une nouvelle étude publiée dans la revue Physical Review Letters est consacrée précisément aux processus quantiques à ces limites.

Des chercheurs du Centre International de Physique Théorique Abdus Salam en Italie et de l'Université d'Amsterdam ont étudié le concept appelé « modes de bord » (edge modes). Ces modes ne se propagent pas dans tout l'espace, mais sont des états quantiques spécifiques situés précisément à la limite de l'horizon. Dans la théorie classique des champs quantiques, le calcul de ces états entraînait des infinités mathématiques, rendant les calculs incohérents.

Théorie des cordes et solution mathématique

Les scientifiques ont utilisé la théorie des cordes pour résoudre ce problème. Selon cette théorie, toutes les particules élémentaires ne sont pas des points, mais sont représentées sous forme de « cordes » vibrantes unidimensionnelles. Grâce à la structure unique de la théorie des cordes et à sa symétrie modulaire, les résultats infinis des calculs précédents ont été remplacés par des chiffres précis et finis.

L'étude a montré que les états quantiques près de l'horizon ne sont pas simplement des lignes géométriques, mais servent de supports d'information quantique indépendants. Cela est d'une importance cruciale pour expliquer l'entropie des trous noirs et leurs propriétés thermodynamiques. Les scientifiques ont prouvé le mécanisme de conservation de l'information aux horizons en intégrant des particules de spins et de masses différents dans un système unique.

Un pas vers la gravité quantique

L'importance pratique de ce travail scientifique réside dans le fait qu'il constitue une étape importante vers l'unification de la mécanique quantique et de la théorie de la relativité générale (gravité). Actuellement, la physique ne parvient pas à concilier ces deux grandes théories. Les nouveaux résultats obtenus via la théorie des cordes permettent de comprendre la structure microscopique de l'espace-temps.

Les chercheurs soulignent que les résultats obtenus étaient inattendus, car des exigences de symétrie strictes auraient pu fausser le résultat mathématique. Cependant, toutes les conditions ont concordé, créant un modèle stable. À l'avenir, les scientifiques prévoient d'appliquer cette approche à des modèles de trous noirs plus complexes et à divers scénarios d'expansion de l'univers.

Selon ixbt.com, cette découverte pourrait transformer radicalement nos conceptions sur l'origine de l'univers et la manière dont l'information est conservée à ses limites. Les horizons ne sont plus vus comme de simples « barrières », mais comme des archives quantiques conservant les secrets les plus fondamentaux de l'univers.