Son « rayonnement » recréé et conforté en
laboratoire
Rappelons qu’en 1974, dans le cadre de la
thermodynamique des trous noirs, le physicien Stephen Hawking démontre que les
trous noirs émettent un rayonnement de type corps noir.
Plus précisément, au niveau de l’horizon des
événements, les fluctuations du vide quantique piégées dans le champ
gravitationnel d’un trou noir donneraient lieu à un phénomène d’évaporation
progressif de ce dernier.
Bien que jusqu’à maintenant le rayonnement de Hawking
n’ait jamais été observé expérimentalement, des scientifiques ont pourtant réussi
à reproduire un analogue (encore une fois) du phénomène en laboratoire.
Cette prouesse a été réalisée par des physiciens
israéliens du Weizmann Institute of Science.
Les « analogues » sont des expériences
permettant de reproduire un phénomène physique similaire.
Ils peuvent être élaborés à partir d’objets produisant
des ondes, telles que des ondes fluides et sonores dans un réservoir spécial,
des condensats de Bose-Einstein ou de la lumière voyageant dans une fibre
optique.
« Le rayonnement
de Hawking est un phénomène beaucoup plus général qu’on ne le pensait à
l’origine » explique le physicien Ulf Leonhardt.
« Cela peut
arriver chaque fois que des horizons d’événements sont créés, que ce soit en
astrophysique ou pour la lumière dans des matériaux optiques, des vagues d’eau
ou des atomes ultra-froids ».
Bien que ces phénomènes ne miment pas physiquement les
effets gravitationnels exacts d’un trou noir, les mathématiques impliquées sont
analogues à celles décrivant les trous noirs sous la relativité générale.
Dans leur expérience, les chercheurs ont choisi un
système de fibre optique mis au point par Leonhardt il y a quelques années.
La fibre optique présente des micro-motifs à
l’intérieur et sert de conduit.
En entrant dans la fibre, la lumière ralentit un tout
petit peu.
Pour créer un « analogue d’horizon d’événement »,
deux impulsions ultra-rapides de lumière laser de couleur différente sont
envoyées dans la fibre. La première interfère avec la seconde, donnant lieu à
un effet d’horizon des événements, observable sous forme de modifications de
l’indice de réfraction de la fibre.
L’équipe a ensuite utilisé une source lumineuse
supplémentaire sur ce système, ce qui a entraîné une augmentation du
rayonnement avec une fréquence négative : En d’autres termes, la lumière «
négative » tirait son énergie de « l’horizon des événements », une signature du
rayonnement de Hawking stimulé. Les résultats ont été publiés dans la revue
Physical Review Letters.
L’émission stimulée correspond exactement à son nom :
Une émission qui nécessite un stimulus électromagnétique externe. Tandis que le
rayonnement de Hawking émanant d’un trou noir serait spontané et non stimulé,
la seule différence physique.
Ces expériences de rayonnement de Hawking stimulé
posent néanmoins d’autres problèmes. En effet, elles sont rarement sans
ambiguïté, car il était impossible jusque-là de recréer avec précision dans le
laboratoire les conditions autour d’un véritable horizon des événements.
Du coup, avec cette expérience-là il est difficile
d’être sûr à 100 % que l’émission n’a pas été créée par une amplification du
rayonnement normal, même si Leonhardt et son équipe sont convaincus que leur
expérience a effectivement produit le rayonnement de Hawking.
Cela reste une véritable prouesse qui a également
apporté son lot de questions, le résultat obtenu ne correspondant pas aux
prédictions.
« Nos calculs numériques prédisent un
rayonnement de Hawking beaucoup plus fort que celui que nous avons vu. Nous
prévoyons d’enquêter sur cette affaire. Mais nous sommes ouverts à toutes
surprises et resterons nos pires critiques » conclut Leonhardt.
Je reste
personnellement fasciné par le génie de Hawking.
Il fait partie
de ces gens « éteints » qui auront fait progresser la connaissance de
l’univers en un pas de géant franchi en une génération.
Ce qui devrait
vous étonner : Il ne pouvait pas marcher…
Ça valait la
peine d’être mentionner aujourd’hui !
Réjouissez-vous donc et,
Bonne fin de week-end à toutes et tous !
I3
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