Tout a commencé avec une fibre. Juste un mince brin de verre. Et il en est sorti une lueur de trou noir qui repousse réellement.
Pendant des décennies, la célèbre prédiction de Stephen Hawking est restée exactement cela : une prédiction. Nous n’avons pas vu ses radiations s’échapper des véritables monstres dans le ciel. La lumière est trop faible, les distances trop vastes. Ainsi, une équipe de physiciens a fait preuve de créativité. Ils ont réussi à obtenir l’effet d’une fibre à cristal photonique sur une paillasse de laboratoire. Et pour la première fois, ils observèrent la réaction de la lumière à sa source.
“Jacob Bekenstein avait prédit que les trous noirs avaient une température. Hawking a calculé le rayonnement. Il rassemble la physique quantique et la relativité générale.”
— Ulf Leonhardt, Institut Weizmann
Le rayonnement Hawking vit là où les grandes théories se battent. La relativité générale aime l’espace-temps fluide et continu. La mécanique quantique insiste sur des sauts saccadés et discrets. Ils se détestent. Personne ne les a complètement réconciliés.
Ce conflit est la raison pour laquelle les radiations sont si insaisissables. Les astronomes ne le trouvent pas. Jamais. C’est trop faible pour être séparé du bruit cosmique. Nous avons donc construit des analogues. L’eau coule. Atomes ultrafroids. Maintenant léger.
L’objectif reste le même. Imitez les mathématiques. Recréez l’horizon.
Comment arrêter la lumière ? Vous faites bouger le médium plus vite que la lumière elle-même.
Leonhardt le décrit comme un nageur combattant un courant. Le courant gagne. Le nageur est emporté au-delà d’un point de non-retour. C’est l’horizon des événements. Dans l’espace, l’espace-temps lui-même tombe vers l’intérieur plus rapidement que $c$. En laboratoire, la lumière crée le milieu en mouvement.
L’optique non linéaire fait agir la lumière comme un matériau. Les chercheurs ont envoyé une intense impulsion de pompe dans la fibre. Une structure cristalline photonique. Il a enfilé le verre avec des canaux d’air pour régler la vitesse.
L’impulsion de la pompe a créé une bosse dans le verre. Une barrière mobile. Il a couru efficacement à la vitesse de la lumière.
Puis une impulsion de sonde plus faible l’a poursuivi. La sonde a heurté la barrière. Cela ne pouvait pas suivre.
L’horizon artificiel s’est formé.
La théorie de Hawking dit que les particules se forment par paires. On s’échappe. L’autre tombe dedans. Dans les vrais trous noirs, le partenaire interne a une « énergie négative » et draine la masse.
Dans la fibre, le partenaire apparaissait dans le spectre ultraviolet.
“Nous avons compté les photons… autour de 233 nan mètres. C’était le signal.”
— Léonhardt
Voici la surprise. La plupart des gens pensaient qu’il s’agissait d’une cascade. Conversions étape par étape. Une forme dans une autre jusqu’à ce que le rayonnement émerge. Désordonné. Indirect.
L’équipe a découvert que cela se produisait d’un seul coup. Interaction directe. La pompe rencontre la sonde. Une paire de Hawking apparaît. Immédiat. Simple.
La réaction en retour était encore plus simple.
Créer de l’énergie coûte quelque chose. La source doit reculer. Les vrais trous noirs s’évaporent au fil des éons, perdant peu à peu leur masse. Les trous noirs de laboratoire devraient perdre un tout petit peu de couleur claire.
C’est arrivé. L’impulsion de la pompe s’est décalée. Juste une fraction. Un motif spectral déséquilibré. Une empreinte digitale.
Les expériences antérieures ne l’ont pas réussi. Celui-ci ne l’a pas fait.
Pourquoi est-ce important au-delà d’un truc sympa ?
Il aborde le cauchemar trans-planckien.
Tracez le rayonnement de Hawking jusqu’à sa naissance. Le calcul nécessite des vagues plus petites que la longueur de Planck. C’est là que l’espace et le temps n’ont plus de sens. Là où la physique connue meurt. Si le fondement n’existe pas, pourquoi la prédiction devrait-elle être vraie ?
“Toute lumière qui s’échappe est énormément étirée”, a noté Leonhardt. “Cela vient d’échelles où la physique est inconnue.”
L’expérience a répondu au doute.
La lueur est restée parfaitement thermique. Même depuis le vide de l’échelle sous-Planck.
Et ensuite ? Le laser utilisé aujourd’hui est classique. Il imite le spectre. Mais pas l’étrangeté quantique.
Ils prévoient ensuite de passer au quantum complet. Chasse à l’enchevêtrement. Le lien fantomatique entre le photon qui s’échappe et son partenaire perdu à l’intérieur de l’horizon.
Cela scellerait l’affaire.
Ou le serait-il.
