Un nouveau lien mystérieux entre la théorie de la chaleur et les trous noirs

L’entropie, notée S par les physiciens, est une notion clé en physique, régissant la transformation de la chaleur (Q) en travail (W). Son étude a débuté avec l’analyse des moteurs à vapeur, visant à optimiser leur fonctionnement, comme l’illustre le travail de Richard Feynman. L’entropie est également liée au second principe de la thermodynamique, formulé par le physicien français Sadi Carnot au XIXe siècle.

Hawking, Bekenstein et Starobinski

Dans le XXe siècle, le physicien Jacob Bekenstein a montré qu’il était possible d’attribuer une entropie à des trous noirs. Stephen Hawking a ensuite établi que pour cela, les trous noirs devaient pouvoir rayonner, reliant ainsi la relativité générale, la thermodynamique et la mécanique quantique.

Un aspect ironique de cette histoire est que Hawking doutait initialement de Bekenstein et était allé à Moscou pour étudier la théorie des champs quantiques en espace-temps courbe, développée en partie par Alexei Starobinski.

Un principe d’entropie maximale pour les trous noirs ?

Récemment, une équipe de physiciens de l’université Penn State a publié une étude dans Physical Review Letters concernant la fusion de trous noirs. Ils ont découvert que lors de cette fusion, la masse et le moment cinétique du trou noir résultant tendent à maximiser l’entropie finale possible, en fonction des masses et moments cinétiques initiaux. Ce résultat pourrait avoir des implications profondes sur notre compréhension de la matière et de l’espace-temps courbe.

Cette recherche s’inscrit dans un contexte plus large d’observation des ondes gravitationnelles, qui fournissent des informations sur les masses et les moments cinétiques des trous noirs avant et après leur fusion. Ces découvertes enrichissent notre compréhension des phénomènes cosmiques extrêmes et des relations fondamentales en physique.

Source : Futura Sciences