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Qu’y a-t-il à l’intérieur d’un trou noir ? Les scientifiques cherchent la réponse grâce à un superordinateur quantique

Des scientifiques des États-Unis, du Japon et du Royaume-Uni ont utilisé la théorie de la dualité holographique et des ordinateurs superquantiques pour regarder ce qu’il y a à l’intérieur d’un trou noir. Les résultats sont encourageants.

Enrico Rinaldi utilise deux méthodes de simulation pour résoudre des modèles de matrice quantique qui peuvent décrire à quoi ressemble la gravité d'un trou noir. © Enrico Rinaldi/U-M, RIKEN and A. Silvestri
Enrico Rinaldi utilise deux méthodes de simulation pour résoudre des modèles de matrice quantique qui peuvent décrire à quoi ressemble la gravité d’un trou noir. © Enrico Rinaldi, U-M, RIKEN, A. Silvestri

Mais qu’y a-t-il à l’intérieur d’un trou noir ? C’est « la » question que les scientifiques, astronomes et physiciens se posent depuis des années. Si leur modélisation et leur compréhension s’affinent, des physiciens des États-Unis, du Japon et du Royaume-Uni ont utilisé la dualité holographique et un ordinateur quantique pour regarder à l’intérieur d’un trou noir. Leur rapport a été publié dans la revue APS Physics, à la fin du mois de décembre dernier.

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Et si tout n’était qu’un hologramme ? Résoudre la dualité holographique à grand renfort de deep learning et superordinateur quantique

Les physiciens ont des lois pour expliquer les grands événements comme la gravité et les plus petits événements comme les particules. Mais les deux lois ne fonctionnent pas ensemble. La théorie des cordes, qui tente de concilier les deux mondes, est la théorie la plus acceptée d’entre toutes.

Au sein de cette théorie est née une approche, connue sous le nom de dualité holographique, qui suggère que les trois dimensions sont des « projections » de deux dimensions. Fondamentalement, les trous noirs, l’univers entier et toute forme vie ne seraient rien d’autre qu’un hologramme. Dans les grandes lignes, cette théorie suggère que mathématiquement, lorsque les particules sont modifiées, la gravité l’est aussi.

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C’est sur cette approche que se sont penchés les scientifiques, à grand renfort d’ordinateurs quantiques et de deep learning. Enrico Rinaldi, chercheur au département de physique de l’Université du Michigan, utilise ses simulations expérimentales pour résoudre des modèles de matrice quantique qui peuvent décrire le fonctionnement de la gravité à l’intérieur d’un trou noir.

Puisqu’il est impossible de se rendre par nous-mêmes dans un trou noir, ces nouvelles simulations de leur intérieur pourraient permettre d’apporter des preuves mathématiques et astronomiques sur les théories qui les entourent. « Si nous savons comment les matrices sont disposées et quelles sont leurs propriétés, nous pouvons savoir, par exemple, à quoi ressemble un trou noir à l’intérieur » explique Rinaldi. L’étude, très complète, est à retrouver sur PRX Quantum.

Source : Université du Michigan