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À la mort de Stephen Hawking, en mars, à l’âge de 76 ans, le monde entier pleura un scientifique hors normes et visionnaire. Mais il est réconfortant de constater que le dernier article de Hawking a été publié dans le journal de préimpression ArXiv, démontrant que même durant ses derniers jours, il poursuivait toujours ses recherches qui ont défini sa carrière.

Le dernier article de Hawking disponible

Intitulé « Black hole entropy and soft hair« , le document a été rédigé par Hawking en collaboration avec les physiciens Sasha Haco, Malcolm Perry et Andrew Strominger. Ce travail est le troisième d’une série de l’équipe et répond à la célèbre idée de Hawking – le paradoxe de l’information du trou noir.

Comme beaucoup d’énigmes de la physique, le paradoxe émerge du manque de cohérence entre la théorie quantique des champs et la relativité générale. Sur les plus à petites échelles de la matière, où abondent les atomes et les quarks, il existe un ensemble de règles différent et apparemment contradictoire à la plus grande échelle de matière, impliquant des étoiles et des galaxies. La recherche d’une « théorie du tout » qui réconcilierait ces deux modèles est l’un des plus graves problèmes de la physique moderne et a été une fascination durant toute la vie de Hawking.

Les trous noirs sont des points névralgiques notables pour cette tension entre la théorie quantique des champs et la relativité générale. Selon les règles de la physique quantique, il devrait être impossible pour une information concernant une particule – son spin, sa configuration, sa masse et d’autres caractéristiques – d’être définitivement supprimée de l’univers.

Les trous noirs

Mais qu’en est-il de la matière qui tombe dans les trous noirs, des objets réputés pour ne rien laisser échapper une fois passé l’horizon des événements? Les informations peuvent-elles être supprimées à l’intérieur des trous noirs? Hawking a suggéré que l’information pouvait effectivement être supprimée par le rayonnement de Hawking, un type de rayonnement théorique pouvant s’échapper de l’intérieur d’un trou noir.

Ce processus n’a jamais été observé de manière empirique, mais le rayonnement serait censé être dépourvu de toutes informations sur ses propriétés d’origine – et cela violerait les règles de l’univers telles que nous les connaissons. Dans son dernier article, Hawking et ses collègues ont émis l’hypothèse qu’un phénomène appelé « soft hair » pourrait résoudre le paradoxe de l’information du trou noir.

L’idée est que des traînées de particules de lumière et de gravité pourraient entourer l’horizon des événements et pourraient au moins stocker des informations entropiques sur de la matière tombées dans le trou noir.