Pont Einstein-Rosen

Chose promise, chose due. Voici la suite de l’article traitant d’intrication quantique.

Ne cherchez pas le pont Einstein-Rosen sur Google Maps, il ne traverse aucune rivière. Cependant, il traverse bien un espace entre deux lieux. Et quel espace!

Ces deux physiciens ont signé un article en 1935 alors que faisait toujours rage la polémique autour de la réalité de la physique quantique. À partir des équations de la relativité générale, ils montrèrent que certaines solutions créeraient un déchirement de l’espace-temps et une connexion possible entre deux feuillets distincts de l’espace-temps.

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Le concept du trou de ver était né, un lien sous-jacent à travers deux points éloignés qui, si nous étions en mesure de l’emprunter, permettrait de court-circuiter le chemin normal. Ce raccourci spatio-temporel donnerait l’impression d’avoir franchi une grande distance en violant le sacro-saint principe de la vitesse limite dans le vide, mais il n’en est rien. Venant d’Einstein, rien de surprenant qu’il respecte son propre postulat.

Mais en quoi la physique quantique joue-t-elle maintenant dans ce principe astrophysique régi par la relativité générale? La physique de l’immensément petit a donné une façon de créer ce trou de ver entre deux endroits précis de l’espace et c’est grâce à l’intrication quantique.

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Intriquez une grande quantité de matière. Séparez ces particules en les plaçant à deux lieux de votre choix. On sait que l’intrication garde un lien fort entre ces éléments, peu importe la distance. Engendrez ensuite deux trous noirs en condensant la matière aux deux endroits. Voilà, un trou de ver est né, exactement là où vous le désiriez.

Si ce concept résout le problème de la création d’un trou de ver entre deux lieux distincts et prédéterminés, il reste cependant totalement infranchissable d’un côté vers l’autre puisque si on peut entrer dans un trou noir, on ne peut jamais en ressortir, soit en faisant demi-tour, soit en tentent d’emprunter celui situé droit devant.

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D’après le physicien théorique Leonard Susskind, professeur à l’université Stanford en Californie, il faut trouver quelque chose de plus élaboré, mais le principe de l’intrication quantique restera probablement une partie essentielle du processus qui permettra un jour d’engendrer un véritable pont Einstein-Rosen réellement franchissable.

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Dans le film Thor: Ragnarok, nos héros Thor et Hulk sont coincés à l’autre bout de l’Univers et doivent se rendre sans délai à Asgard. Bruce Banner reconnait un «pont Einstein-Rosen» et la bande de gros bras l’emprunte afin de traverser l’espace en un temps record. Les scripteurs ont eu l’intelligence de ne pas choisir deux trous noirs comme origines et débouchés de ce pont, desquels on ne peut échapper. Ils parlent plutôt d’un pont entre deux étoiles à neutrons.

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Je considère la construction de vrai pont Einstein-Rosen que nous pourrions un jour utiliser comme représentant l’ultime défi technologique de l’humain. Je crois sincèrement que si nous parvenons à continuer d’exister sans nous détruire, nous y arriverons et nous pourrons alors visiter une grande partie de notre Galaxie.

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Pour visiter le reste de notre Univers, les autres galaxies, on aura besoin d’un autre saut technologique, mais commençons par régler le cas du voyage intergalactique. Notre terrain de jeu viendra de s’agrandir bien suffisamment pour nous occuper pendant un bon milliard d’années.

Voir des étoiles à neutrons produire des métaux lourds

La presse scientifique se déchaine et les autres médias emboitent le pas. Pourtant, pour le commun des mortels, cette nouvelle ne l’intéressera que très peu, puisqu’elle ne parle ni de sports ni de potins de stars. Elle confirme plusieurs hypothèses sur les mécanismes qui créent les éléments les plus lourds, dont l’or, le platine et l’uranium. Deux étoiles à neutrons se sont livrées à une danse mortelle en révolutionnant l’une autour de l’autre jusqu’à fusionner. Mais que sont ces étoiles à neutrons?

On connait tous l’image classique d’un atome avec son noyau composé de protons et de neutrons et un paquet d’électrons gravitant autour de lui. Malgré l’imprécision de cette image, elle est suffisante pour comprendre ce qu’est une étoile à neutrons. Une étoile classique est un délicat équilibre entre deux pressions antagonistes. Tout d’abord, une pression d’expansion issue de l’explosion thermonucléaire de son noyau lorsque quatre atomes d’hydrogène fusionnent pour former un atome d’hélium. La deuxième est une pression de compression provenant de la force gravitationnelle tendant à écraser les atomes. De ces deux forces inverses résulte une étoile stable.

Mais le carburant nucléaire n’est pas infini et lorsque meurt tout espoir de fusionner suffisamment d’atomes pour préserver cet équilibre, la gravitation gagne son combat et écrase sans pitié les atomes devenus vulnérables. Les électrons des différents atomes voisins ne parviennent plus à se repousser mutuellement et sont écrasés sur les noyaux. Protons et électrons n’ont d’autre choix que de fusionner pour produire des neutrons. Ne reste plus des atomes originaux qu’un tas de neutrons empilés, un état dégénéré de la matière. L’espace autrefois utilisé par les électrons pour révolutionner autour des noyaux et maintenir les atomes à distance entre eux n’existe plus. Quasiment toute la masse de l’étoile est devenue un bloc extrêmement compact de neutrons, si compact que le diamètre de l’étoile tout entière ne dépasse pas la trentaine de kilomètres. Voilà ce qu’est en peu de mots une étoile à neutrons.

Ce qui est survenu très récemment, c’est la fusion de deux de ces étoiles à neutrons et nous étions prêts à les observer. Je parlerai dans un autre article du mécanisme qui nous a permis de répondre: «présent!»  Lors de cette fusion cataclysmique, une bonne partie des neutrons réussissent à se libérer du champ gravitationnel lorsqu’ils sont violemment éjectés. Durant ce processus, une partie des neutrons redeviennent des protons et des électrons, car la pression les retenant dans cet état dégénéré est disparue. Le résultat est que des noyaux d’atomes normaux se créent tout comme leur cortège d’électrons. Puisque la matière première de ces nouveaux atomes n’est qu’un tas de neutrons, ce sont des atomes de préférence très lourds qui se créent. C’est ainsi que se fabriquent les plus lourds atomes du tableau périodique des éléments chimiques dont l’or, le platine, l’uranium, le mercure, le plomb, et autres métaux lourds.

C’est la première fois que nous voyons et enregistrons une foule de données tirées directement de ce phénomène autrefois uniquement présumées. Elles serviront à affiner les modèles théoriques et peut-être à découvrir d’autres phénomènes sous-jacents.

Même si on peut très bien vivre sans vraiment comprendre l’origine de ces éléments chimiques aujourd’hui indispensables à notre mode de vie profondément ancrée dans la technologie moderne, une fois de plus, l’humain a décodé une autre curiosité de la Nature, et ce n’est pas rien. Maitriser ces phénomènes nous aide à grandir, à progresser vers de nouvelles connaissances fondamentales.

Un vaisseau spatial est l’assemblage cohérent d’une quantité incroyable de connaissances qui, prises individuellement, nous sembleraient probablement inutiles si nous nous reportions à l’époque de leurs découvertes. Notre existence sur Terre finira un jour par atteindre son terme. Ce n’est pas une prédiction, mais une conséquence de la fin inexorable de notre étoile, le Soleil. Même s’il nous reste encore bien du temps devant nous, chaque nouvelle compétence nous rapproche un peu plus du moment où il nous sera possible de migrer avec succès vers d’autres mondes aujourd’hui inconnus.

Oui, je vous avais promis un article sur les extraterrestres. Il sera bientôt publié, c’est promis. J’ai toutefois considéré devoir passer cette extraordinaire nouvelle en priorité.

Photo: Huffington Post