Cours de Sonic SVM

Simulation de laboratoire d'un horizon d'événement d'un trou noir analogue Observation directe de la radiation de type Hawking dans un système quantique. Les chercheurs ont construit un analogue de table d'un horizon d'événement de trou noir en utilisant un condensat de Bose–Einstein de particules ultrafroides précisément configuré. Ce système reproduit les conditions cinématiques sous lesquelles les ondes sortantes sont piégées à un horizon sonore, imitant la frontière causale d'un trou noir gravitationnel où la vitesse d'évasion dépasse la vitesse locale de propagation. L'expérience utilise un milieu atomique en écoulement dans lequel la vitesse d'écoulement passe de subsonique à supersonique, établissant une métrique effective analogue à la forme de Painlevé–Gullstrand de l'espace-temps de Schwarzschild. Les phonons se propageant contre l'écoulement supercritique ne peuvent pas échapper à l'horizon, formant ainsi une membrane unidirectionnelle qui interdit la rétropropagation—précisément la caractéristique définissante d'un horizon d'événement astrophysique. Plus significativement, le système émet spontanément un flux constant de paires de phonons corrélés à travers l'horizon. Un membre de chaque paire est piégé à l'intérieur de l'analogue, tandis que le partenaire s'échappe vers l'infini sous forme de radiation thermique détectable. L'analyse spectrale confirme que cette émission suit une distribution planckienne avec une température proportionnelle à la gravité de surface de l'horizon analogue, en accord quantitatif avec la prédiction originale de Hawking pour la théorie quantique des champs dans un espace-temps courbé :TH=ℏκ2πkBT_H = \frac{\hbar \kappa}{2\pi k_B}T_H = \frac{\hbar \kappa}{2\pi k_B} où κ\kappa\kappa est la gravité de surface déterminée par le gradient spatial de la vitesse d'écoulement. Contrairement aux trous noirs astrophysiques, où la détection directe de la radiation de Hawking est exclue par les distances cosmiques et les températures minuscules (∼10−8\sim 10^{-8}\sim 10^{-8} K pour un trou noir de masse solaire), cet analogue de laboratoire fonctionne à des échelles d'énergie accessibles et permet la mesure en temps réel du spectre de radiation, des statistiques de corrélation de paires et des réponses d'émission stimulée. La plateforme ne nécessite aucun champ gravitationnel ni courbure de l'espace-temps ; l'effet émerge purement de l'interaction des fluctuations quantiques et de la relation de dispersion conçue dans le condensat en écoulement. Ce découplage de la géométrie de la cinématique fournit un environnement contrôlé pour explorer des questions ouvertes à l'interface de la mécanique quantique et de la relativité générale, y compris la perte d'information, les modes trans-Planckiens et la flèche thermodynamique du temps. Loin d'une singularité destructive, cet horizon miniature est un instrument de précision—un qui transforme l'une des prédictions les plus insaisissables de la cosmologie en un phénomène de laboratoire vérifiable.