Des trous noirs miniatures comme sources d’énergie nucléaire ? C’est ce que suggère une nouvelle étude

La transition énergétique met une telle pression que même les sources d’énergie les plus inattendues et hors de portée sont envisagées dans la recherche théorique. Récemment, des physiciens ont étudié la possibilité d’utiliser des « trous noirs miniatures » comme batteries nucléaires. Selon eux, en les alimentant avec des particules chargées, ils pourraient théoriquement convertir une partie significative de leur masse en énergie électrique.

À l’ère où la quête d’alternatives énergétiques se fait pressante, cette proposition scientifique audacieuse attire l’attention. L’idée, émanant de récentes recherches, est donc bien de transformer ces phénomènes cosmiques en centrales énergétiques d’un nouveau genre, d’une capacité presque illimitée.

Bien que relevant de la recherche théorique et flirtant avec la science-fiction, ce concept soulève des questions cruciales sur les limites de nos connaissances et de notre technologie. Les travaux en question, réalisés par Zhan-Feng Mai et Run-Qiu Yang de la Tianjin University en Chine, sont disponibles sur la plateforme de préimpression arXiv.

Des trous noirs prometteurs, mais éphémères

Les calculs des auteurs montrent que ces objets ultradenses pourraient fonctionner comme des batteries rechargeables ou des réacteurs nucléaires, fournissant une énergie à l’échelle du gigaélectronvolt. Une batterie convertit l’énergie non électrique en énergie électrique. Un réacteur nucléaire exploite la puissance des réactions nucléaires pour produire de l’énergie. Et un petit trou noir, affirment Mai et Yang, pourrait théoriquement faire les deux.

L’immense force gravitationnelle des trous noirs soulève une interrogation captivante : est-il possible, au moins théoriquement, de tirer parti de cette force pour générer de l’électricité, transformant ainsi les trous noirs en de sortes de générateurs d’énergie ?

L’hypothèse d’étude des auteurs se base sur un petit trou noir de Schwarzschild, sans charge électrique ni moment cinétique. Un défi majeur se présente avec ce type d’objet cosmique : le phénomène connu sous le nom de rayonnement de Hawking. Ce processus décrit la perte de masse d’un trou noir, causée par les interactions entre son horizon des événements et les champs quantiques environnants.

Plus un trou noir est petit, plus il perd sa masse rapidement à cause de ce rayonnement. Un trou noir suffisamment petit pourrait même s’évaporer entièrement en très peu de temps. De plus, un petit trou noir aurait tendance à absorber la matière environnante à un rythme très élevé, rendant difficile l’extraction de toute énergie de son espace proche.

Néanmoins, les chercheurs Mai et Yang ont démontré qu’il est possible de recharger un tel trou noir avec une masse suffisante pour générer de l’électricité. Un trou noir de la taille d’un atome, avec une masse située entre 10¹⁵ et 10¹⁸ kilogrammes, pourrait produire de l’énergie en étant alimenté en particules chargées, selon eux.

Une technologie à l’aube de sa conception

La réalisation pratique de cette idée fait face à d’immenses défis. La création et le maintien de trous noirs stables à une échelle manipulable nécessitent des avancées technologiques considérables.

Certes, l’idée d’utiliser des trous noirs miniatures comme sources d’énergie peut sembler relever de la science-fiction, mais elle s’ancre dans des avancées théoriques solides. Les progrès récents en physique théorique et en cosmologie suggèrent que la création de trous noirs artificiels, bien que hautement complexe, n’est pas hors de portée (théoriquement).

Cette possibilité repose sur la compréhension des phénomènes extrêmes de l’univers, tels que les collisions de particules à haute énergie. Ces collisions, similaires à celles observées dans des accélérateurs de particules comme le Grand collisionneur de hadrons (LHC), pourraient, en théorie créer des conditions propices à la formation de micro trous noirs. Ces objets, bien que minuscules et éphémères, pourraient fournir des indices précieux sur la manière de générer et de maintenir des trous noirs stables à une échelle manipulable.

Un horizon lointain, mais prometteur

Si ces obstacles sont surmontés, cette source quasi illimitée aurait un impact majeur sur les industries énergétiques, offrant une alternative aux sources fossiles et renouvelables actuelles. Cela pourrait contribuer à résoudre la crise énergétique mondiale.

Bien entendu, une telle technologie relève davantage de la science-fiction pour le moment, mais cela n’a pas empêché les auteurs de l’étude d’effectuer des estimations précises. Selon eux, un trou noir pourrait convertir jusqu’à 25% de la masse absorbée en énergie. À titre de comparaison, le rendement des panneaux solaires commerciaux est généralement inférieur à 23%.

L’équipe a également établi que le rendement énergétique d’un trou noir pourrait rivaliser avec celui d’un réacteur nucléaire. Leurs résultats indiquent qu’à proximité d’un trou noir primordial, 25% de la masse d’une particule alpha, issue de la désintégration radioactive, pourrait être transformée en énergie cinétique.

D’un point de vue scientifique, la réussite de la mise en œuvre pratique de cette technologie, bien que lointaine, ouvrirait des portes vers des domaines inexplorés de la physique. L’étude et la manipulation des trous noirs pourraient conduire à de nouvelles découvertes sur la nature de l’espace-temps, la gravité et d’autres lois fondamentales de l’univers. Elles permettraient aussi de mieux appréhender la matière noire. Outre les défis techniques, si des essais concrets démarrent un jour, l’exploitation des trous noirs soulèvera des questions éthiques et de sécurité majeures.

Source : arXiv