Simuler l’univers ou son fonctionnement dans un but de recherche scientifique paraît relever d’une tâche impossible, puisque l’on ne sait rien de précis dans ces domaines. Le risque est grand d’encourager des erreurs.
Cependant renoncer à des simulations ne conduirait à rien, sinon encourager les approches mythiques. De plus en plus de chercheurs se lancent dans cette aventure. C’est le cas de Germain Rousseaux de l’Institut Pprime à Poitiers, France, ou de Bill Unruh de l’Université de Vancouver, Canada.
Rousseaux étudie entre autres les trous noirs. Il essaie de comprendre comment tout ce qui s’aventure au delà de « l’horizon des événements » d’un trou noir, disparaîtrait et ne pourrait en ressortir.
Il y a plus d’un million de trous noirs dans la galaxie, néanmoins ils demeurent incompris. Dans les années 1970, Stephen Hawking s’était intéressé aux trous noirs dans la perspective de la mécanique quantique. Celle-ci considère le vide des trous noirs comme n’étant pas vide mais empli de particules et d’antiparticules que ce vide comprime. Les particules échappent au trou noir et se manifestent à l’extérieur comme un rayonnement, dit depuis radiation de Hawking. Mais cette radiation n’avaient pas encore été directement observée.
Ceci vient d’être fait par l’intermédiaire d’une simulation de l’horizon d’un trou noir réalisée par un groupe de chercheurs référencé ci-dessous. En utilisant une chaine d’atomes pour simuler l’horizon des événements d’un trou noir, ils ont pu montrer que la radiation de Hawking existe et se comporte telle que prévue par ce dernier. Celui-ci, mort paralysé peu de temps avant, s’en serait sans aucun doute réjoui
Référence
https://journals.aps.org/prresearch/abstract/10.1103/PhysRevResearch.4.043084
Thermalization by a synthetic horizon
Lotte Mertens, Ali G. Moghaddam, Dmitry Chernyavsky, Corentin Morice, Jeroen van den Brink, and Jasper van Wezel
Phys. Rev. Research 4, 043084 – Published 8 November 2022
Abstract
Synthetic horizons in models for quantum matter provide an alternative route to explore fundamental questions of modern gravitational theory. Here we apply these concepts to the problem of emergence of thermal quantum states in the presence of a horizon, by studying ground-state thermalization due to instantaneous horizon creation in a gravitational setting and its condensed matter analog. By a sudden quench to position-dependent hopping amplitudes in a one-dimensional lattice model, we establish the emergence of a thermal state accompanying the formation of a synthetic horizon. The resulting temperature for long chains is shown to be identical to the corresponding Unruh temperature, provided that the postquench Hamiltonian matches the entanglement Hamiltonian of the prequench system. Based on detailed analysis of the outgoing radiation we formulate the conditions required for the synthetic horizon to behave as a purely thermal source, paving a way to explore this interplay of quantum-mechanical and gravitational aspects experimentally.
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