Qu’advient-il de l’information après avoir traversé l’horizon des événements d’un trou noir ? Il a été suggéré que l’ingénierie des trous de ver pourrait nous aider à résoudre ce problème épineux – mais les calculs ont été délicats, c’est le moins qu’on puisse dire.
Dans de nouvelles recherches, une équipe internationale de physiciens a trouvé une solution de contournement pour mieux comprendre comment les effondrements de trous noirs évitent de briser les lois fondamentales de la physique quantique (plus à ce sujet dans un instant).
Bien que très théorique, le travail suggère qu’il y a des choses que nous risquons de manquer dans notre quête pour résoudre relativité générale avec la mécanique quantique.
« Nous avons découvert une nouvelle géométrie de l’espace-temps avec une structure en forme de trou de ver qui a été négligée dans les calculs conventionnels », Le physicien Kanato Goto dit : de l’Université Cornell et du RIKEN au Japon.
« L’entropie calculée à l’aide de cette nouvelle géométrie donne un résultat complètement différent. »
Le paradoxe de l’information du trou noir est l’une des tensions non résolues entre la théorie de la relativité générale d’Einstein et la mécanique quantique.
En relativité générale, l’horizon des événements d’un trou noir est considéré comme le point de non-retour. Tout ce qui se trouve au-delà de ce point critique est implacablement recouvert par le puits gravitationnel d’un trou noir, et aucune vitesse dans l’univers, pas même la vitesse de la lumière dans le vide, n’est suffisante pour la vitesse de fuite. C’est parti, c’est tout. gros seins. Irréversible.
Puis il est venu Stephen Hawking dans les années 1970, suggérant que lorsque la mécanique quantique est prise en compte, trous noirs Il peut émettre des radiations après tout.
Selon la théorie, cela se produit parce que le trou noir interfère avec les propriétés ondulatoires des particules environnantes, le faisant briller à une température qui devient plus chaude à mesure que le trou noir devient plus petit.
En fin de compte, cette lueur devrait réduire le trou noir à néant.
« C’est ce qu’on appelle l’évaporation du trou noir parce que le trou noir se rétrécit, tout comme l’évaporation des gouttelettes d’eau », Goto explique.
Étant donné que « l’éruption » est différente de ce qui s’est passé dans un trou noir en premier lieu, il pourrait sembler que tout ce qui a été inséré dans un trou noir en évaporation a disparu pour toujours. Mais selon la mécanique quantique, l’information ne peut tout simplement pas disparaître de l’univers. De nombreux physiciens ont découvert la possibilité que cette information soit en quelque sorte codée Rayonnement de Hawking.
Goto et son équipe ont voulu explorer mathématiquement cette idée en calculant je ne peux pas Rayonnement de Hawking autour d’un trou noir. Il s’agit d’une mesure de perturbation dans le système, et elle peut être utilisée pour diagnostiquer la perte d’informations dans le rayonnement de Hawking.
Selon 1993. papier Selon le physicien Don Page, si la turbulence est inversée et que l’entropie tombe à zéro lorsque le trou noir disparaît, le paradoxe de l’information perdue doit être évité. Malheureusement, rien dans la mécanique quantique ne permet à cette inversion de se produire.
Entrez dans un trou de ver, ou au moins une réplique mathématique d’un trou de ver sous des modèles très spécifiques de l’univers. Il s’agit d’une connexion entre deux régions d’une feuille courbe d’espace-temps, un peu semblable à un pont traversant une vallée.
Penser de cette façon en conjonction avec les trous noirs nous donne une façon différente de calculer l’entropie du rayonnement de Hawking, dit Goto.
« Un trou de ver relie l’intérieur du trou noir et le rayonnement à l’extérieur, comme un pont » il explique.
Lorsque l’équipe a effectué ses calculs à l’aide du modèle de trou de ver, ses résultats correspondaient à la courbe d’entropie de la page. Cela suggère que les informations au-delà de l’horizon des événements d’un trou noir peuvent ne pas être perdues pour toujours.
Mais, bien sûr, il reste encore quelques questions. Tant que ces questions n’auront pas été résolues, nous ne pouvons pas considérer que le paradoxe de l’information du trou noir est définitivement résolu.
« Nous ne connaissons toujours pas le mécanisme sous-jacent de la façon dont l’information est emportée par les radiations », Goto dit. « Nous avons besoin d’une théorie de la gravité quantique. »
La recherche a été publiée dans Journal de physique des hautes énergies.
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