De nombreux articles de médias continuent d’entretenir
le mythe du trou noir destructeur que pourrait
potentiellement créer les collisions de particules au LHC. Alors
que la possibilité de la formation d’un trou noir n’est
théoriquement pas nécessairement exclue, au regard des
caractéristiques physiques mises en jeu, ce dernier ne
représenterait aucun danger pour la planète.
Le LHC (Large Hadron Collider) est le collisionneur de
particules actuel le plus puissant. Les protons, qui voyagent dans
son tunnel circulaire de 27 km à une vitesse de 299’792’455.3
m/s (soit 99.9999991% de la vitesse de la lumière dans le
vide), produisent une énergie de collision de 14 TeV.
À ces niveaux d’énergie, le LHC est donc capable de créer toutes
les particules prédites par le Modèle Standard :
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Avec une énergie de collision de 14 TeV, le LHC est capable de
produire toutes les particules du Modèle Standard, même si
certaines ne peuvent être détectées qu’indirectement. Crédits :
BeyondTheGalaxy
Cependant, tous les trous noirs s’évaporent selon le
mécanisme du
rayonnement de Hawking, le temps d’évaporation (ou
désintégration) étant proportionnel à l’énergie et à la masse du
trou noir :
Bien qu’il ne soit encore que théorique, le rayonnement de
Hawking est un mécanisme parfaitement cohérent avec les
principes de la mécanique quantique. Ainsi, tous les trous noirs
s’évaporent progressivement. Les trous noirs les plus denses, et
donc les plus petits, s’évaporent le plus rapidement. Crédits : The
EU Communicate Science
Une énergie de 14 TeV équivaut à une durée de vie de 10-83
seconde, en d’autres termes, un trou noir de 14 TeV se
désintégrerait en 10-83 seconde. C’est 40 ordres de
grandeurs en dessous du seuil minimal de stabilité des processus
physiques (c’est-à-dire le temps de Planck) :
Avec une énergie de 14 TeV, un trou noir se désintégrerait en
10-83 seconde. Soit une durée de vie inférieure au temps
de Planck (5.391×10-44 seconde). La formation d’un trou
noir stable au LHC est donc théoriquement interdite par les lois de
la mécanique quantique. Crédits : Getty Image
Selon les équations de la relativité générale et les simulations
les plus récentes, la masse minimale qu’un trou
noir doit posséder pour rester suffisamment stable est de 0.00002
gramme, soit 15 ordres de grandeurs de plus que ce que le LHC est
capable de produire :
Une masse minimale de 0.00002 gramme est nécessaire pour pouvoir
observer les particules émises par le rayonnement de Hawking à
partir d’un trou noir suffisamment stable. En dessous de cette
masse, un trou noir se désintègre aussitôt qu’il est apparu.
Crédits : E. Siegel
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Pour maintenir la relative stabilité d’un trou noir créé au LHC,
l’implication d’une nouvelle physique est nécessaire, notamment
celle des dimensions supplémentaires :
L’existence de dimensions supplémentaires, comme celles de la
théorie des cordes, pourrait théoriquement ramener la durée de vie
d’un trou noir créé au LHC à 10-23 seconde. Ainsi, même
avec des dimensions supplémentaires de grande taille, un trou noir
de 14 TeV demeurerait très instable. Crédits : Université de
Berkeley
Et même si un trou noir était effectivement créé au LHC, sa
masse serait si faible que ses effets gravitationnels seraient
complètement négligeables. En effet, il aurait alors un taux d’absorption de la matière
égal à 1.1×10-25 gramme par seconde :
Un trou noir accrète et absorbe toute la matière à proximité de son
influence gravitationnelle. Toutefois, même si un trou noir était
créé à la surface de la Terre par le LHC et qu’il pénétrait
jusqu’au noyau, côtoyant protons, neutrons, électrons en grandes quantités, son
taux d’accrétion serait si négligeable qu’il ne représenterait
aucun danger pour la planète. Crédits : NASA/CXC/UNH/D.LIN ET
AL
Ainsi, il faudrait environ 3 milliards de milliards d’années au
trou noir pour atteindre une masse d’1 kg :
La Terre possède une masse d’environ 6×1024 kg. À raison
de 1.1×10-25 gramme par seconde, il faudrait
1036 ans au trou noir pour absorber entièrement la
Terre. Crédits : Ben Grening/ScieceExploration
Un trou noir
est un objet compact au champ gravitationnel si intense qu'aucune
matière ni aucun rayonnement ne peut s'en échapper. Puisque ces
astres n'émettent aucune lumière, ils ne peuvent être... [...]
Un trou noir
est un objet compact au champ gravitationnel si intense qu'aucune
matière ni aucun rayonnement ne peut s'en échapper. Puisque ces
astres n'émettent aucune lumière, ils ne peuvent être... [...]
Selon la théorie développée par Stephen Hawking, les trous noirs
s'évaporent et ne seraient pas "totalement noirs". Ils seraient
légèrement luisants et constamment en train d’émettre des
particules par intensité faible depuis leur surface. Il s’agit du
rayonnement de Hawking [...].
Le neutron est
une particule subatomique de charge électrique nulle qui, avec le
proton, constitue les noyaux des atomes, et plus généralement la
matière baryonique. De nombreux domaines d'application se... [...]
L’électron est une particule élémentaire qui, avec les protons et
les neutrons, constitue les atomes. C’est donc l’un des composants
principaux de la matière baryonique. À ce titre, il revêt... [...]