Plus d’un an après le décès de Stephen Hawking, une nouvelle théorie du physicien théoricien vient d’être démontrée. En 1975, le scientifique avait théorisé le phénomène du rayonnement de corps noirs, appelé rayonnement de Hawking, la chaleur émise par l’évaporation des trous noirs. Et il avait raison : des physiciens ont réussi à capturer la température d’un trou noir acoustique !
HAWKING AVAIT RAISON : LE RAYONNEMENT DES TROUS NOIRS EST THERMIQUE
En 1975, Stephen Hawking a proposé une théorie surprenante concernant les trous noirs. Les trous noirs ne le seraient pas totalement et émettraient des particules qui s’évaporent, jusqu’à disparaître. Ainsi, selon le physicien théoricien, lors de l’observation d’un trou noir il serait possible d’apercevoir un infime rayonnement de corps noirs.
Toutefois, le rayonnement de Hawking serait trop faible pour être observé sur de vrais trous noirs. Alors, en laboratoire, des physiciens ont travaillé sur un trou noir acoustique pour déterminer la chaleur qu’il pourrait émettre. Les trous noirs acoustiques ne sont pas créés par la gravité, et ils emprisonnent le son au lieu de la lumière. Et Stephen Hawking avait raison.
En effet, comme ils le décrivent dans Nature, ils ont pu observer un rayonnement de Hawking et mesurer sa température. Celle-ci s’élevait à 0,35 milliardième de kelvin. Un résultat qui correspond aux hypothèses avancées par Stephen Hawking concernant le rayonnement thermique des trous noirs.
PRENDRE LA TEMPÉRATURE D’UN TROU NOIR
Pour produire ce trou noir acoustique, les physiciens ont utilisé des atomes ultrafroids de rubidium. Il s’agit d’un métal alcalin mou dont la température de fusion n’est que de 39,3 °C. Et ils les ont refroidis à un état connu sous le nom de condensat de Bose-Einstein.
Puisque le rayonnement est thermique, la distribution des énergies des particules devrait être semblable à celle de la lueur émise par n’importe quel objet chaud. Le physicien Ulf Leonhardt de l’Institut Weizmann des sciences de Rehovot, en Israël, n’a pas participé à l’étude, mais selon lui : « C’est nouveau dans le domaine. Personne n’a jamais fait une telle expérience avant. »
Ensuite, tout comme la gravité d’un trou noir piège la lumière, les atomes qui s’écoulent empêchent les ondes sonores de s’échapper. On peut représenter cela comme un kayakiste qui rame contre un courant trop fort. Alors, le rayonnement de Hawking provient de paires de particules quantiques qui surgissent constamment partout, même dans l’espace vide.
Normalement, celles-ci s’annulent entre elles. Néanmoins, au bord d’un trou noir, lorsqu’une particule tombe à l’intérieur, une autre s’échappe et provoque le rayonnement de Hawking. Et dans le cas d’un trou noir acoustique, un phénomène similaire se produit avec des paires d’ondes sonores, appelées phonons.
