Une « machine à énergie de trou noir » testée avec succès en laboratoire

Dans les années 1960, les calculs du physicien Roger Penrose avaient suggéré que la torsion de l’espace-temps liée à la rotation d’un trou noir pouvait générer de l’énergie. Des chercheurs américains ont récemment testé avec succès cette idée en laboratoire.

Tourbillon cosmique

Le « mécanisme de Penrose » exploite les propriétés d’une région entourant un trou noir en rotation appelée ergosphère. Semblable à un flux d’eau s’écoulant par un siphon, elle borde le fameux « horizon des événements », frontière à partir de laquelle rien, pas même la lumière, ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle prodigieuse de ces objets.

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Techniquement, toutes les masses en rotation produisent un tel effet, en tiraillant le tissu de l’espace-temps. Mais les trous noirs poussent cette torsion à un tout autre niveau, entraînant toutes les particules qui s’y trouvent dans un tourbillon infernal, quel que soit leur mouvement relatif.

Penrose avait imaginé un système mécanique s’apparentant à une fusée plongeant dans l’ergosphère, allumant ses propulseurs puis ressortant de cette région avec davantage d’énergie qu’elle n’en avait à l’entrée, grâce aux effets d’entraînement de ce tourbillon spatio-temporel. Mais le physicien soviétique Iakov Zeldovitch avait plus tard théorisé que le simple fait de faire rebondir des ondes sur un objet tournant suffisamment vite produirait un résultat analogue.

Afin d’explorer cette idée, Hadiseh Nasari et ses collègues de l’université de la ville de New York se sont tournés vers des ondes radio modulées, capables de générer un niveau de rotation qu’aucun système mécanique ne pourrait espérer atteindre.

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Effet « balançoire »

En appliquant à sa plateforme expérimentale basée sur des ondes radio la théorie de Floquet, l’équipe a constaté que les interactions avec les rotations rapides des fréquences d’ondes radio variables pouvaient être comparées à un adulte poussant un enfant sur une balançoire : chaque impulsion était synchronisée avec les oscillations naturelles du système.

« Les ondes présentant les caractéristiques de rotation appropriées ont extrait de l’énergie du système et se sont amplifiées, reproduisant ainsi les principes physiques essentiels du processus de Penrose-Zeldovitch », écrivent les auteurs de la nouvelle étude, publiée dans la revue Nature.

Selon l’équipe, cette approche expérimentale constitue une nouvelle plateforme pour étudier des phénomènes à la croisée de l’astrophysique, de la physique des ondes et de la science quantique, promettant d’approfondir notre compréhension de certains des objets les plus extrêmes de l’Univers.

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Précédemment, des physiciens avaient créé un « mini-univers » en laboratoire.