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Un trou de ver étudié en laboratoire
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Un trou de ver étudié en laboratoire

Quel est le lien entre une chute d’eau et un trou noir ? Dans les deux cas, il existe une frontière invisible qui, une fois franchie, vous condamne à un voyage sans retour. En amont d'une cascade, le courant s’accélère et, à partir d'un certain point, il n’est plus possible de nager assez vite à contre-courant pour ne pas être emporté. Un trou noir, pour sa part, déforme l’espace-temps à tel point qu’aucun objet, même se déplaçant à la vitesse de la lumière, ne peut s'échapper du piège gravitationnel une fois franchie une limite qualifiée d’horizon des événements.

Cette comparaison entre une chute d’eau et un trou noir est bien plus qu’une simple analogie : les équations mathématiques qui décrivent ces deux phénomènes, pourtant de natures très différentes, sont réellement similaires. De fait, des chercheurs ont entrepris d’étudier les propriétés des trous noirs à partir de dispositifs hydrodynamiques analogues, les « trous noirs acoustiques ». En 2016, Germain Rousseaux et Léo-Paul Euvé, du laboratoire Pprime à Poitiers, et d’autres collègues, avaient par exemple mis en évidence l’équivalent du rayonnement de Hawking d’un trou noir dans un courant d’eau. Les deux chercheurs ont aujourd'hui étudié par la même approche le concept de trou de ver, une structure hypothétique de l’espace-temps qui relierait deux régions distantes de l’Univers.

L’idée des trous noirs acoustiques a été formulée pour la première fois en 1981 par William Unruh, de l’université de Colombie-Britannique à Vancouver, au Canada. Il existe différentes façons de les construire et les physiciens les utilisent pour étudier certaines propriétés des trous noirs astrophysiques, inaccessibles autrement. Un des objectifs était d’étudier l’analogue du rayonnement de Hawking, imaginé par Stephen Hawking en 1974. En effet, les trous noirs ne sont pas aussi noirs qu’on le pense. Juste à l’extérieur de l’horizon des événements, des processus quantiques conduisent à l’émission de photons qui s'éloignent du trou noir. Ainsi, pour un observateur à bonne distance du trou noir, ce dernier semble émettre un rayonnement et perdre de l'énergie : il s’évapore. En 2016, Germain Rousseaux et ses collègues ont observé l’analogue de ce rayonnement dans un dispositif hydrodynamique constitué d’un écoulement turbulent dans un canal long de sept mètres. Le courant joue le rôle de l’espace-temps et les fluctuations de la surface de l'eau celui des ondes lumineuses qui s’y propagent. Un obstacle placé au fond du canal accélère le flot de sorte que des ondes qui remontent le courant finissent par être stoppées et ne se propagent pas en amont de l’obstacle. On crée ainsi l’analogue d’un trou blanc, l'hypothétique inversion d’un trou noir, c’est-à-dire une région de l’espace où rien ne peut pénétrer. Dans ce dispositif, l’analogue du rayonnement de Hawking est formé par les ondes réfléchies au niveau de l’obstacle et qui repartent vers l’aval.

Forts de ce résultat, les chercheurs de Poitiers se sont ensuite intéressés au trou de ver, une sorte de tunnel hypothétique dans le tissu de l’espace-temps reliant deux régions déconnectées de l’Univers. Cette idée n'est pas qu'une invention des auteurs de science-fiction pour régler le problème du voyage interstellaire : c'est bel et bien une solution mathématique possible des équations de la relativité générale, qui pourrait exister entre un trou noir et un trou blanc. Cependant, de nombreuses questions restent en suspens : les trous de vers peuvent-ils réellement se réaliser dans la nature ? Sont-ils stables ? Peuvent-ils être parcourus dans les deux sens ?

La question de la stabilité est cruciale. En effet, dans les premiers modèles, un trou de ver s’étire jusqu’à s’effondrer si rapidement sur lui-même qu’aucune forme d’information ne peut le traverser. Des trous de ver stables ont été obtenus dans d’autres modèles, mais ils font appel à de la matière exotique de nature inconnue (dotée d'une pression négative, comme l’énergie sombre). Par ailleurs, des solutions sont également recherchées dans le cadre de théories de gravité quantique, une formulation quantique de la relativité générale aux plus petites échelles, qui échappe pour l’instant aux physiciens.

Qu’en est-il des analogues hydrodynamiques des trous de ver ? Dans un courant avec un trou noir en amont d’un trou blanc, une onde peut évidemment circuler sans encombre dans le sens du courant. Elle entre dans le trou de ver par le trou noir et en émerge par le trou blanc en aval. Mais que se passe-t-il pour des ondes qui remontent le courant ? Lors de précédentes études, des chercheurs ont observé que la longueur d’onde des vagues diminue jusqu’à ce que les ondes soient bloquées au niveau du trou blanc et repartent vers l’aval. Cependant, si l’on considère les effets microscopiques de tension de surface de l’eau (qui pourraient être analogues  à des effets de gravité quantique dans le tissu de l’espace-temps), on observe que des ondes dites capillaires continuent de remonter le courant. Ces ondes sont rapidement dissipées par la viscosité du fluide et ne semblent pas pouvoir sortir du trou de ver par le trou noir. Pour le vérifier, Léo-Paul Euvé et Germain Rousseaux ont créé un analogue de trou de ver dans leur dispositif. Ils ont montré que, bien que l’onde capillaire soit fortement dissipée, elle atteint l’horizon du trou noir et ressort avec une longueur d’onde plus grande.

Ainsi, dans cet analogue d’un trou de ver, les ondes peuvent traverser le trou de ver dans les deux sens. Cependant, jusqu’où peut-on pousser l’analogie avec le cas astrophysique ? En effet, les trous blancs et les trous de ver astrophysiques restent hypothétiques et il n’est pas certain qu’ils puissent exister dans la nature. Nous sommes encore bien loin de savoir comment se comporte la relativité générale dans ces conditions extrêmes où le besoin d’une théorie quantique de la gravité se fait sentir. Peut-être les expériences sur les trous de ver analogues pourront-elles ouvrir des pistes pour élaborer des théories de gravité quantique.


Source : Pour la science
Crédit : shutterstock.com/vchal

n trou de ver est un objet théorique, solution des équations de la relativité générale, qui connecte deux régions éloignées de l'Univers.

Un trou de ver étudié en laboratoire Actualités

Un trou de ver étudié en laboratoire

Quel est le lien entre une chute d’eau et un trou noir ? Dans les deux cas, il existe une frontière invisible qui, une fois franchie, vous condamne à un voyage sans retour. En amont d'une cascade, le courant s’accélère et, à partir d'un certain point, il n’est plus possible de nager assez vite à contre-courant pour ne pas être emporté. Un trou noir, pour sa part, déforme l’espace-temps à tel point qu’aucun objet, même se déplaçant à la vitesse de la lumière, ne peut s'échapper du piège gravitationnel une fois franchie une limite qualifiée d’horizon des événements.

Cette comparaison entre une chute d’eau et un trou noir est bien plus qu’une simple analogie : les équations mathématiques qui décrivent ces deux phénomènes, pourtant de natures très différentes, sont réellement similaires. De fait, des chercheurs ont entrepris d’étudier les propriétés des trous noirs à partir de dispositifs hydrodynamiques analogues, les « trous noirs acoustiques ». En 2016, Germain Rousseaux et Léo-Paul Euvé, du laboratoire Pprime à Poitiers, et d’autres collègues, avaient par exemple mis en évidence l’équivalent du rayonnement de Hawking d’un trou noir dans un courant d’eau. Les deux chercheurs ont aujourd'hui étudié par la même approche le concept de trou de ver, une structure hypothétique de l’espace-temps qui relierait deux régions distantes de l’Univers.

L’idée des trous noirs acoustiques a été formulée pour la première fois en 1981 par William Unruh, de l’université de Colombie-Britannique à Vancouver, au Canada. Il existe différentes façons de les construire et les physiciens les utilisent pour étudier certaines propriétés des trous noirs astrophysiques, inaccessibles autrement. Un des objectifs était d’étudier l’analogue du rayonnement de Hawking, imaginé par Stephen Hawking en 1974. En effet, les trous noirs ne sont pas aussi noirs qu’on le pense. Juste à l’extérieur de l’horizon des événements, des processus quantiques conduisent à l’émission de photons qui s'éloignent du trou noir. Ainsi, pour un observateur à bonne distance du trou noir, ce dernier semble émettre un rayonnement et perdre de l'énergie : il s’évapore. En 2016, Germain Rousseaux et ses collègues ont observé l’analogue de ce rayonnement dans un dispositif hydrodynamique constitué d’un écoulement turbulent dans un canal long de sept mètres. Le courant joue le rôle de l’espace-temps et les fluctuations de la surface de l'eau celui des ondes lumineuses qui s’y propagent. Un obstacle placé au fond du canal accélère le flot de sorte que des ondes qui remontent le courant finissent par être stoppées et ne se propagent pas en amont de l’obstacle. On crée ainsi l’analogue d’un trou blanc, l'hypothétique inversion d’un trou noir, c’est-à-dire une région de l’espace où rien ne peut pénétrer. Dans ce dispositif, l’analogue du rayonnement de Hawking est formé par les ondes réfléchies au niveau de l’obstacle et qui repartent vers l’aval.

Forts de ce résultat, les chercheurs de Poitiers se sont ensuite intéressés au trou de ver, une sorte de tunnel hypothétique dans le tissu de l’espace-temps reliant deux régions déconnectées de l’Univers. Cette idée n'est pas qu'une invention des auteurs de science-fiction pour régler le problème du voyage interstellaire : c'est bel et bien une solution mathématique possible des équations de la relativité générale, qui pourrait exister entre un trou noir et un trou blanc. Cependant, de nombreuses questions restent en suspens : les trous de vers peuvent-ils réellement se réaliser dans la nature ? Sont-ils stables ? Peuvent-ils être parcourus dans les deux sens ?

La question de la stabilité est cruciale. En effet, dans les premiers modèles, un trou de ver s’étire jusqu’à s’effondrer si rapidement sur lui-même qu’aucune forme d’information ne peut le traverser. Des trous de ver stables ont été obtenus dans d’autres modèles, mais ils font appel à de la matière exotique de nature inconnue (dotée d'une pression négative, comme l’énergie sombre). Par ailleurs, des solutions sont également recherchées dans le cadre de théories de gravité quantique, une formulation quantique de la relativité générale aux plus petites échelles, qui échappe pour l’instant aux physiciens.

Qu’en est-il des analogues hydrodynamiques des trous de ver ? Dans un courant avec un trou noir en amont d’un trou blanc, une onde peut évidemment circuler sans encombre dans le sens du courant. Elle entre dans le trou de ver par le trou noir et en émerge par le trou blanc en aval. Mais que se passe-t-il pour des ondes qui remontent le courant ? Lors de précédentes études, des chercheurs ont observé que la longueur d’onde des vagues diminue jusqu’à ce que les ondes soient bloquées au niveau du trou blanc et repartent vers l’aval. Cependant, si l’on considère les effets microscopiques de tension de surface de l’eau (qui pourraient être analogues  à des effets de gravité quantique dans le tissu de l’espace-temps), on observe que des ondes dites capillaires continuent de remonter le courant. Ces ondes sont rapidement dissipées par la viscosité du fluide et ne semblent pas pouvoir sortir du trou de ver par le trou noir. Pour le vérifier, Léo-Paul Euvé et Germain Rousseaux ont créé un analogue de trou de ver dans leur dispositif. Ils ont montré que, bien que l’onde capillaire soit fortement dissipée, elle atteint l’horizon du trou noir et ressort avec une longueur d’onde plus grande.

Ainsi, dans cet analogue d’un trou de ver, les ondes peuvent traverser le trou de ver dans les deux sens. Cependant, jusqu’où peut-on pousser l’analogie avec le cas astrophysique ? En effet, les trous blancs et les trous de ver astrophysiques restent hypothétiques et il n’est pas certain qu’ils puissent exister dans la nature. Nous sommes encore bien loin de savoir comment se comporte la relativité générale dans ces conditions extrêmes où le besoin d’une théorie quantique de la gravité se fait sentir. Peut-être les expériences sur les trous de ver analogues pourront-elles ouvrir des pistes pour élaborer des théories de gravité quantique.


Source : Pour la science
Crédit : shutterstock.com/vchal

n trou de ver est un objet théorique, solution des équations de la relativité générale, qui connecte deux régions éloignées de l'Univers.

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

11 - Aude

Du 10 juillet au 29 août

ATELIERS
MOULIN À PAPIER DE BROUSSES

Tous les mercredis du 14 juillet au 25 août : ateliers d'initiation à l'impression Monotype.
Du 10 juillet au 29 août : ateliers calligraphie et aquarelle.
Toutes les dates et Renseignement sur https://www.moulinapapier.com/agenda

Moulin à Papier de Brousses
11390 Brousses et Villaret
04 68 26 67 43
www.moulinapapier.com


25 - Doubs

Jusqu'au 9 janvier 2022

EXPOSITION
"DESTINS DE CIRQUE"

Cette exposition présente les destins des femmes et hommes du cirque entre ombres et lumières. Costumes, affiches, instruments de musique, gravures originales, films … évoquent l’art du cirque du XVIIIe siècle à nos jours.
Les fabuleux dessins aquarellés des sœurs Vesque, les planches uniques du grand costumier Gérard Vicaire éclairent ces destins de cirque.

Saline royale
Grande rue
25610 ARC-ET-SENANS
03 81 54 45 45
www.salineroyale.com


34 - Hérault

Jusqu'au 22 août

EXPOSITION
"TISSER LA NATURE, XVE-XXIE SIÈCLE"

Le Musée de Lodève vous invite dans un univers riche et foisonnant, composé de tapis et de tapisseries représentant la nature du XVe au XXIe siècle. Grâce au parcours familial proposé, prenez le temps d'entrer dans les détails,  de vous immerger dans ces immenses compositions(jusqu’à 7 mètres de long)... En raison des restrictions actuelles, il est très important de confirmer votre présence en précisant à quelle heure vous souhaitez venir.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr


41 - Loir et Cher

Jusqu'au 6 novembre

SON & LUMIERE
CHATEAU ROYAL DE BLOIS

Chaque soir, dès la tombée de la nuit, devenez le témoin d'une expérience époustouflante !
Sur les 4 façades de la cour, projections d'images vidéo monumentales et effets spéciaux immersifs s’emparent de l’architecture grandiose des lieux, métamorphosent le château et lui donnent vie.

Office de Tourisme de Blois-Chambord
23 place du château
41000 Blois
02 54 90 41 41
www.bloischambord.com


46 - Lot

Jusqu'au 26 septembre

EXPOSITION MUSEE CHAMPOLLION
"DONGBA.DES PICTOGRAMMES NAXI À L’ART CONTEMPORAIN"

L’exposition présente un panorama complet de la culture Dongba à travers une collection de manuscrits, de peintures sacrées, de costumes et d’instruments de la culture divinatoire dongba jusqu’aux plus importants pionniers de la création contemporaine de style Dongba.

Musée Champollion
Place Champollion
46100 Figeac
05 65 50 31 08
www.musee-champollion.fr


50 - Manche

Jusqu'au 1er novembre

EXPOSITION
"RIVAGES"

Photographe et aventurière, Amélie Blondiaux a parcouru à l'automne 2020 l'intégralité du GR 223 pour capter les nombreuses facettes du littoral de la Manche et promouvoir la mobilité douce dans le département.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


Jusqu'au 2 janvier 2022

EXPOSITION
"LE PEUPLE DES DUNES, DES GAULOIS SOUS LA PLAGE"

Menée en partenariat avec l’INRAP. Dans cette exposition visant à valoriser le site archéologique gaulois découvert sous la plage d’Urville-Nacqueville, c’est une véritable immersion dans la vie quotidienne de nos ancêtres, à la fois navigateurs et commerçants, qui vous sont proposée.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


56 - Morbihan

Du 5 juillet au 27 août

ATELIERS
JARDIN BOTANIQUE YVES ROCHER

Cet été, vivez les Ateliers Nature de nos Botanistes et animateurs ! Tous les jours, 3 formats d’Atelier (30min, 1h et 1h30), payants et sur réservation. A partir de 3 € par personne

Jardin Botanique Yves Rocher
La Croix des Archers
56200 La Gacilly
02 99 08 37 36
www.jardinbotanique-yvesrocher.fr


Du 8 juillet au 22 août

EXPERIENCES BIEN-ÊTRE
JARDIN BOTANIQUE YVES ROCHER

Selon l’Activité, rendez-vous au Jardin Botanique Yves Rocher ou à La Grée des Landes, Eco-Hôtel Spa Yves Rocher. Tous les jeudis à 15h. Payant et sur réservation – 4 € par personne

Jardin Botanique Yves Rocher
La Croix des Archers
56200 La Gacilly
02 99 08 37 36
www.jardinbotanique-yvesrocher.fr


71 - Saone et Loire

Jusqu'au 31 décembre

EXPOSITION
"LES COULEURS DU CHAROLAIS-BRIONNAIS"

Ils sont nés ici, y ont grandi ; ils y résident pour la plupart ou y séjournent durant les vacances…leur point commun ? Ils l’ont tous dans la tête et dans le cœur ! Le Charolais-Brionnais sera mis à l’honneur à travers 130 photographies des membres du groupe Facebook « Les Couleurs du Charolais-Brionnais ».

La Maison du Charolais
43 Route de Mâcon, RCEA N79 sortie 12
71120 Charolles
03 85 88 04 00
www.maison-charolais.com


76 - Seine-Maritime

Jusqu’au 4 septembre

EXPOSITION
"PLAYMOBIL, LE MONDE DE L’IMAGINATION"
 
Personnages mythologiques, histoires fantastiques, contes populaires et héros magiciens, tous vont se côtoyer dans de nombreuses scénettes dans les salles de la mythothèque de l’Historial Jeanne d’arc.
Tarifs : 2,50 €, gratuit pour les moins de 6 ans. Exposition gratuite si visite de l’Historial Jeanne d’Arc.
Renseignement : http://www.historial-jeannedarc.fr/exposition-playmobil-le-monde-de-limagination/

Historial Jeanne d’Arc
7 rue Saint Romain
76000 Rouen
02 35 52 48 00

Lieux:

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