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Théorie: les physiciens créeront-ils un jour des "saturnes noirs" ?
Si jamais nous réussissons à produire des trous noirs sur Terre, ils pourraient se révéler être des objets beaucoup plus étranges que les monstres dévoreurs d'étoiles dont on connaît l'existence dans l'espace. Selon une nouvelle théorie, tout trou noir qui apparaîtrait au LHC (Large Hadron Collider) actuellement en construction en Suisse serait entouré par un anneau noir et formerait ce que l'on pourrait appeler un "saturne noir" microscopique.
Si l'espace possède des dimensions supplémentaires suffisamment grandes,
des trous noirs bagués, ou "saturnes noirs", pourraient exister
Selon les propos de Henriette Elvang du MIT à Cambridge et de Pau Figueras de l'université de Barcelone, rapportés par la revue en ligne New Scientist, un trou noir et un anneau noir peuvent en théorie co-exister, à condition qu'ils soient en rotation. "Un anneau simple s'effondrerait. Il est essentiel qu'il tourne pour maintenir un équilibre", affirme H. Elvang.
Comme pour le trou noir central, l'anneau serait défini par son horizon des événements, la frontière au delà de laquelle rien ne peut plus échapper à la gravité de l'objet. L'anneau pourrait être mince comme une bande élastique ou épais comme un beignet, et la rotation l'aplatirait, "comme un beignet que l'on écrase", indique H. Elvang. L'anneau en rotation entraînerait également l'espace-temps proche avec lui, et donc également le trou noir central dans sa rotation.
Un saturne noir ne pourrait exister que dans un espace à quatre dimensions, plutôt que dans les trois que nous connaissons. En trois dimensions, un anneau noir est impossible, aussi les astronomes ne peuvent espérer en détecter dans l'espace. A un niveau microscopique cependant, ils pourraient réellement exister.
Une affaire de dimensions
Les diverses tentatives d'unification des forces de la nature, notamment la théorie des cordes, impliquent des dimensions supplémentaires de l'espace. Les théoriciens affirment habituellement que ces dimensions supplémentaires sont si fortement "enroulées" qu'elles nous sont inaccessibles, mais pour certaines théories, elles pourraient être assez étendues (de quelques fractions de millimètre à l'infini), pour être sondées grâce à des expériences à très haute énergie. Elles resteraient cachées à nos yeux parce que, bien que la gravitation puisse passer à travers ces dimensions, toutes les autres forces sont confinées dans notre monde tridimensionnel.
Une conséquence de ces théories est qu'à très petite échelle, la gravitation devient très intense. Cela signifie que relativement peu de matière serait nécessaire pour produire un trou noir microscopique. Quelques milliers de fois la masse (l'énergie) d'un proton serait suffisant pour produire un trou noir pas plus gros que 10^-19 mètres de large.
Si une dimension supplémentaire existe, les saturnes noirs pourraient être produit dans l'accélérateur de particules du LHC de Genève, qui doit entrer en fonctionnement fin 2007. Comme il existe de multiples façons de produire un saturne noir, de tailles d'anneaux et de rotations diverses, ils pourraient même être produits en nombre beaucoup plus grands que les trous noirs "normaux".
Une apparition fugace
Si c'est le cas, les détecteurs du LHC s'illumineront. Le physicien Stephen Hawking a établi dans les années 70 que les trous noirs s'évaporent, et perdent leur énergie de gravitation dans ce que l'on appelle le rayonnement de Hawking. Les plus petits trous noirs se vaporisent plus rapidement, et ceux qui seraient générés dans le LHC ne dureraient qu'une minuscule fraction de seconde, mais produiraient un jaillissement de toutes sortes de particules subatomiques. Les combinaisons trous+anneaux noirs de H. Elvang feraient la même chose, mais probablement avec des configurations distinctives. Sa théorie pourra alors être mise à l'épreuve.
Naturellement, il existe beaucoup de "si". La probabilité de l'existence de grandes dimensions supplémentaires est encore considérée comme mince, et il n'est pas certain qu'un saturne noir se stabiliserait réellement avant de se vaporiser. Mais il existe quand même une chance que, dans quelques années, dans un tunnel près de Genève, des physiciens produisent un trou noir bien plus petit qu'un proton et encerclé d'un beignet noir quadridimensionnel.
Source: News Scientist Sace
Illustration: NASA et Techno-science.net
Si jamais nous réussissons à produire des trous noirs sur Terre, ils pourraient se révéler être des objets beaucoup plus étranges que les monstres dévoreurs d'étoiles dont on connaît l'existence dans l'espace. Selon une nouvelle théorie, tout trou noir qui apparaîtrait au LHC (Large Hadron Collider) actuellement en construction en Suisse serait entouré par un anneau noir et formerait ce que l'on pourrait appeler un "saturne noir" microscopique.
Si l'espace possède des dimensions supplémentaires suffisamment grandes,
des trous noirs bagués, ou "saturnes noirs", pourraient exister
Selon les propos de Henriette Elvang du MIT à Cambridge et de Pau Figueras de l'université de Barcelone, rapportés par la revue en ligne New Scientist, un trou noir et un anneau noir peuvent en théorie co-exister, à condition qu'ils soient en rotation. "Un anneau simple s'effondrerait. Il est essentiel qu'il tourne pour maintenir un équilibre", affirme H. Elvang.
Comme pour le trou noir central, l'anneau serait défini par son horizon des événements, la frontière au delà de laquelle rien ne peut plus échapper à la gravité de l'objet. L'anneau pourrait être mince comme une bande élastique ou épais comme un beignet, et la rotation l'aplatirait, "comme un beignet que l'on écrase", indique H. Elvang. L'anneau en rotation entraînerait également l'espace-temps proche avec lui, et donc également le trou noir central dans sa rotation.
Un saturne noir ne pourrait exister que dans un espace à quatre dimensions, plutôt que dans les trois que nous connaissons. En trois dimensions, un anneau noir est impossible, aussi les astronomes ne peuvent espérer en détecter dans l'espace. A un niveau microscopique cependant, ils pourraient réellement exister.
Une affaire de dimensions
Les diverses tentatives d'unification des forces de la nature, notamment la théorie des cordes, impliquent des dimensions supplémentaires de l'espace. Les théoriciens affirment habituellement que ces dimensions supplémentaires sont si fortement "enroulées" qu'elles nous sont inaccessibles, mais pour certaines théories, elles pourraient être assez étendues (de quelques fractions de millimètre à l'infini), pour être sondées grâce à des expériences à très haute énergie. Elles resteraient cachées à nos yeux parce que, bien que la gravitation puisse passer à travers ces dimensions, toutes les autres forces sont confinées dans notre monde tridimensionnel.
Une conséquence de ces théories est qu'à très petite échelle, la gravitation devient très intense. Cela signifie que relativement peu de matière serait nécessaire pour produire un trou noir microscopique. Quelques milliers de fois la masse (l'énergie) d'un proton serait suffisant pour produire un trou noir pas plus gros que 10^-19 mètres de large.
Si une dimension supplémentaire existe, les saturnes noirs pourraient être produit dans l'accélérateur de particules du LHC de Genève, qui doit entrer en fonctionnement fin 2007. Comme il existe de multiples façons de produire un saturne noir, de tailles d'anneaux et de rotations diverses, ils pourraient même être produits en nombre beaucoup plus grands que les trous noirs "normaux".
Une apparition fugace
Si c'est le cas, les détecteurs du LHC s'illumineront. Le physicien Stephen Hawking a établi dans les années 70 que les trous noirs s'évaporent, et perdent leur énergie de gravitation dans ce que l'on appelle le rayonnement de Hawking. Les plus petits trous noirs se vaporisent plus rapidement, et ceux qui seraient générés dans le LHC ne dureraient qu'une minuscule fraction de seconde, mais produiraient un jaillissement de toutes sortes de particules subatomiques. Les combinaisons trous+anneaux noirs de H. Elvang feraient la même chose, mais probablement avec des configurations distinctives. Sa théorie pourra alors être mise à l'épreuve.
Naturellement, il existe beaucoup de "si". La probabilité de l'existence de grandes dimensions supplémentaires est encore considérée comme mince, et il n'est pas certain qu'un saturne noir se stabiliserait réellement avant de se vaporiser. Mais il existe quand même une chance que, dans quelques années, dans un tunnel près de Genève, des physiciens produisent un trou noir bien plus petit qu'un proton et encerclé d'un beignet noir quadridimensionnel.
Source: News Scientist Sace
Illustration: NASA et Techno-science.net