Des physiciens proposent des modèles de trous de ver traversables

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| Rost9/Shutterstock

Tunnels hypothétiques à travers l’espace-temps permettant de voyager dans l’Univers, les trous de vers sont, comme les trous noirs, des solutions aux équations de la relativité générale. Cependant, contrairement à ces derniers, ils demeurent encore purement théoriques. Au cours des dernières décennies, les physiciens ont étudié la possibilité de formation et les conditions d’existence de ces objets. Récemment, deux équipes de théoriciens ont soumis des cadres physico-mathématiques permettant l’existence de trous de ver traversables. 

L’idée de trou de ver est presque aussi ancienne que celle de trou noir. Cependant, l’existence de trous de ver reste une question ouverte. Même si un trou de ver pouvait se former, l’attraction gravitationnelle de la matière à l’intérieur entraînerait vraisemblablement la fermeture de sa gorge (le point le plus étroit du tunnel), empêchant le voyage d’un côté à l’autre.

Les théoriciens ont proposé des moyens de garder un trou de ver ouvert, généralement en ajoutant de la matière exotique dont les propriétés résistent à l’effondrement gravitationnel. Toutefois, l’existence de matière exotique pose un certain nombre de problèmes et n’est pas considérée comme réaliste par la communauté scientifique.

Des trous de ver traversables… mais microscopiques

Néanmoins, Jose Blázquez-Salcedo de l’Université Complutense de Madrid et ses collègues, pourraient avoir trouvé une solution de trou de ver traversable qui ne nécessite aucune matière exotique. L’équipe modélise son trou de ver en utilisant un cadre semi-classique, dans lequel la matière est traitée comme un ensemble de fermions génériques (particules de spin 1/2, telles que les électrons et les positrons) décrits par des fonctions d’ondes quantiques.

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Différentes structures de trou de ver en fonction de la densité de charge, conduisant à un rétrécissement ou un élargissement de la gorge. © Jose Luis Blázquez-Salcedo et al. 2021

La matière interagit à travers les champs électromagnétiques classiques, ce qui simplifie les équations. En faisant varier les paramètres, y compris la charge et la masse des fermions, Blázquez-Salcedo et ses collègues ont découvert que des trous de ver traversables pouvaient exister lorsque le rapport de la charge totale à la masse totale dans le trou de ver dépasse une limite théorique qui s’applique aux trous noirs.

Les chercheurs émettent l’hypothèse que cette solution devrait rester valable dans un modèle plus complet, où les champs correspondant aux interactions de la matière sont quantifiés. Mais les trous de ver que Blázquez-Salcedo et ses collègues envisagent sont microscopiques — trop petits pour qu’un humain puisse s’y faufiler.

Trous de ver en cinq dimensions : ils seraient traversables pour les humains

Juan Maldacena de l’Institute for Advanced Study, et Alexey Milekhin de l’Université de Princeton, ont exploré des solutions qui fourniraient un passage sûr à un voyageur spatial. Leur modèle suppose que les trous de ver se forment dans un espace-temps à cinq dimensions, comme proposé dans certains modèles cosmologiques de la théorie des cordes.

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Schéma montrant la géométrie du trou de ver dans un espace à 5 dimensions. © Juan Maldacena et Alexey Milekhin

Les chercheurs montrent qu’un trou de ver viable pour les humains — avec des accélérations inférieures à 20 g — pourrait permettre un voyage à travers les galaxies en moins d’une seconde. Cette courte durée ne s’appliquerait qu’à la personne dans le trou de ver, car un observateur extérieur mesurerait le voyage comme une durée de milliers d’années.

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