Le LHC peut-il réellement créer un trou noir menaçant la Terre ?

trou noir lhc terre
| Neil Kyn
⇧ [VIDÉO]   Vous pourriez aussi aimer ce contenu partenaire

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 :

:: LE T-SHIRT QUI SOUTIENT LA SCIENCE ! ::
particules modele standard
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 :

rayonnement hawking trou noir lhc
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) :

desintegration trou noir lhc
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

Sur le même sujet :
Des anomalies dans les données du LHC indiquent-elles une nouvelle physique ?

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 :

schema rayonnement hawking trou noir lhc
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

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 :

dimensions supplementaires lhc
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 :

taux accretion trou noir lhc
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 :

trou noir lhc terre
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

Laisser un commentaire
trou noir supermassif 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... [...]

Lire la suite

trou noir supermassif 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... [...]

Lire la suite

illustration rayonnement hawking 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 [...].

Lire la suite

definition neutron 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... [...]

Lire la suite

electron particule elementaire 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... [...]

Lire la suite