Dans un avenir proche, les scientifiques prévoient de mener une nouvelle expérience qui pourra offrir un test indirect de la prédiction la plus célèbre du célèbre physicien Stephen Hawking sur les trous noirs.
Les scientifiques pensent qu'en rendant l'atome invisible, ils pourront voir la lueur quantique éthérée qui enveloppe les objets se déplaçant à des vitesses proches de la vitesse de la lumière.
L'effet de lueur, appelé effet Unruh (ou Davies-Unruh), fait apparaître l'espace autour des objets en accélération rapide comme rempli d'un essaim de particules virtuelles, baignant ces objets d'une lueur chaude. Parce que cet effet est étroitement lié à l'effet Hawking, dans lequel des particules virtuelles connues sous le nom de rayonnement Hawking apparaissent spontanément aux bords des trous noirs, les scientifiques ont longtemps cherché à détecter l'un comme un indice de l'existence de l'autre. Mais il est incroyablement difficile de remarquer un effet. Le rayonnement Hawking ne se produit qu'autour de l'abîme monstrueux d'un trou noir, et un entraînement par distorsion serait probablement nécessaire pour obtenir l'accélération requise pour l'effet Unruh.
Mais, selon les scientifiques, ils ont découvert un mécanisme qui permet d'augmenter considérablement la puissance de l'effet Unruh grâce à une technique qui peut effectivement rendre la matière invisible.
"C'est une expérience difficile, et il n'y a aucune garantie que nous pourrons la mener à bien, mais cette idée est notre espoir sacré".
L'effet Unruh, proposé pour la première fois par des scientifiques dans les années 1970, est l'une des nombreuses prédictions de la théorie quantique des champs. Selon cette théorie, il n'existe pas de vide vide. En fait, toute poche de l'espace est remplie de vibrations infinies à l'échelle quantique qui, si elles reçoivent suffisamment d'énergie, peuvent exploser spontanément en paires particule-antiparticule qui s'annihilent presque immédiatement. Et toute particule, qu'elle soit matière ou lumière, n'est qu'une excitation localisée de ce champ quantique.
En 1974, Stephen Hawking a prédit que la force gravitationnelle extrême ressentie aux bords des trous noirs, leurs horizons d'événements, créerait également des particules virtuelles.
La gravité, selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, déforme l'espace-temps, de sorte que les champs quantiques deviennent plus déformés à mesure qu'ils se rapprochent de l'énorme attraction gravitationnelle de la singularité du trou noir. En raison de l'incertitude et de l'étrangeté de la mécanique quantique, cela déforme le champ quantique, créant des poches irrégulières avec le temps se déplaçant de manière inégale et des rafales d'énergie subséquentes dans tout le champ. Ce sont ces incohérences énergétiques qui font apparaître des particules virtuelles à partir d'apparemment rien aux bords des trous noirs.
Comme l'effet Hawking, l'effet Unruh crée également des particules virtuelles grâce à une étrange fusion de la mécanique quantique et des effets relativistes prédits par Einstein.
Afin de tester l'effet Unruh, les scientifiques prévoient de construire un accélérateur de particules de laboratoire qui accélérera un électron à la vitesse de la lumière en l'irradiant avec un faisceau de micro-ondes. S'ils peuvent détecter l'effet, ils prévoient de mener des expériences avec lui, en particulier celles qui leur permettront d'explorer les liens possibles entre la théorie de la relativité d'Einstein et la mécanique quantique.
"La relativité générale et la théorie de la mécanique quantique sont actuellement encore quelque peu divergentes, mais il doit y avoir une théorie unificatrice qui décrit comment tout fonctionne dans l'univers", a déclaré le co-auteur Achim Kempf, professeur de mathématiques appliquées à l'Université de Waterloo. "Nous cherchions un moyen de rapprocher ces deux grandes théories, et ce travail nous aide à le faire en ouvrant des opportunités pour tester de nouvelles théories basées sur des expériences.".
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