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

L’entropie, notée S par les physiciens, est une me essentielle en physique, régissant la conversion de chaleur (Q) en travail (W). Sa découverte remonte à l’analyse des moteurs à vapeur, visant à améliorer leur efficacité, et elle est liée au second principe de la thermodynamique, établi par Sadi Carnot au XIXe siècle.

Hawking, Bekenstein et Starobinski

Au XXe siècle, Jacob Bekenstein a introduit l’idée que les trous noirs possédaient une forme d’entropie. Stephen Hawking a ensuite démontré que, pour que cela soit valide, les trous noirs devaient rayonner selon les principes de la mécanique quantique, établissant ainsi un lien entre la relativité générale, la thermodynamique et la mécanique quantique.

Hawking avait au départ contesté Bekenstein, se rendant à Moscou pour étudier la théorie des champs quantiques en espace-temps courbe, développée par Alexei Starobinski.

Il a été établi que lors de la fusion de deux trous noirs, le nouveau trou noir formé présente une surface de son horizon des événements supérieure à la somme des surfaces des deux trous noirs initiaux. Cela renforce l’idée que l’entropie d’un système isolé ne peut qu’augmenter.

Une découverte récente sur l’entropie des trous noirs

Une équipe de physiciens de l’université Penn State a récemment publié des résultats dans Physical Review Letters, suggérant que lors de la fusion de trous noirs, la masse et le moment cinétique du trou noir final tendent à maximiser l’entropie possible, en fonction des masses et moments cinétiques initiaux. Cette découverte pourrait éclairer des aspects fondamentaux de la physique, tant sur la matière que sur la structure de l’espace-temps.

Ces travaux mettent en lumière des principes profonds de l’entropie, y compris l’entropie statistique de von Neumann, qui pourrait enrichir notre compréhension des phénomènes cosmiques.

Source : Futura Sciences