Les physiciens ont découvert une étrange torsion dans l’espace-temps qui peut simuler des trous noirs, jusqu’à ce qu’ils soient très proches. Connus sous le nom de «solitons topologiques», ces défauts théoriques dans le tissu de l’espace-temps sont connus dans tout l’univers – et leur découverte pourrait faire progresser notre compréhension de la physique quantique, selon une nouvelle étude publiée le 25 avril dans la revue Science. examen physique d.
trou noir C’est probablement la chose la plus frustrante jamais découverte en science. La théorie de la relativité générale d’Einstein a prédit leur existence, et les astronomes savent comment ils se forment : il suffit qu’une étoile massive s’effondre sous son propre poids. En l’absence d’autre force disponible pour la contrer, la gravité continue de tirer jusqu’à ce que toute la matière de l’étoile ait été comprimée en un point infinitésimal, connu sous le nom de singularité. Autour de cette singularité se trouve l’horizon des événements, la frontière invisible qui marque le bord du trou noir. Tout ce qui traverse l’horizon des événements ne peut s’échapper.
Mais le principal problème avec cela est que les points de densité infinie ne peuvent pas vraiment exister. Ainsi, alors que la relativité générale prédit l’existence de trous noirs et que nous trouvons de nombreux objets astronomiques qui se comportent exactement comme le prédit la théorie d’Einstein, nous savons que nous n’avons toujours pas une image complète. Nous savons que l’unicité devrait être remplacée par quelque chose de plus logique, mais nous ne savons pas ce que c’est.
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Pour trouver cela, il a fallu comprendre à quel point la gravité est forte à de très petites échelles – ce qu’on appelle la gravité quantique. Jusqu’à présent, nous n’avons pas de théorie viable de la gravité quantique, mais nous avons quelques candidats. L’un de ces candidats est la théorie des cordesun modèle qui suggère que toutes les particules qui composent notre univers sont en fait constituées de minuscules cordes vibrantes.
Pour tenir compte de la grande variété de particules qui peuplent notre univers, ces cordes ne peuvent pas simplement vibrer dans les trois dimensions spatiales habituelles. La théorie des cordes prédit l’existence de dimensions supplémentaires, toutes recroquevillées sur elles-mêmes à une échelle minuscule – si petites que nous ne pouvions même pas savoir qu’elles existaient.
Et le fait de restreindre ces dimensions spatiales supplémentaires à petite échelle peut conduire à des choses très intéressantes.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs suggèrent que cette dimension extra compacte pourrait entraîner des défauts. Comme un pli que vous ne pouvez pas enlever de votre chemise, peu importe combien vous la repassez, cette imperfection deviendra un défaut permanent et irréversible dans le tissu de l’espace-temps – un soliton topologique. Les physiciens pensent que ce selton ressemblerait, agirait et sentirait probablement beaucoup comme un trou noir.
Les chercheurs ont étudié le comportement d’un rayon lumineux lorsqu’il passe à proximité d’un de ces solitons. Ils ont découvert qu’un soliton affecterait la lumière de la même manière qu’un trou noir. La lumière se courbe autour du soliton et forme un anneau orbital stable, et le soliton projette une image. Autrement dit, Images célèbres du télescope Event Horizonzoomé sur le trou noir M87 * en 2019, il aurait à peu près la même apparence s’il s’agissait du selton au centre de l’image au lieu du trou noir.
Mais bientôt, cette tradition prendra fin. Un soliton topologique n’est pas une singularité, il n’a donc pas d’horizon des événements. Vous pouvez approcher le soliton comme vous le souhaitez, et vous pouvez toujours y aller si vous le souhaitez (en supposant que vous ayez suffisamment d’essence).
Malheureusement, nous n’avons pas de trous noirs suffisamment proches pour creuser, nous ne pouvons donc compter que sur l’observation d’objets éloignés. Si jamais des solitons topologiques sont découverts, leur détection ne sera pas seulement un aperçu de la nature de la gravité, mais nous permettra d’étudier de première main les propriétés de la gravité quantique et de la théorie des cordes.
2023-05-23 10:38:57
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