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Billet de blog 12 oct. 2019

Pourrait-on passer d'un univers à l'autre en utilisant un « trou de ver » ?

Les trous de ver sont des concepts cosmologiques purement théoriques : l'existence et la formation physique de tels objets dans l'Univers n'ont pas été vérifiées.

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Ils n'ont de sens que dans les hypothèses elles-mêmes théoriques selon lesquelles il existerait plusieurs univers au lieu d'un seul, ou que l'on pourrait remonter le temps pour voyager dans l'espace temps. 

Dans l'hypothèse du trou de ver, celui-ci formerait un raccourci dans l'espace-temps permettant le voyage d'un point de l'espace à un autre (déplacement dans l'espace), le voyage d'un point à l'autre du temps (déplacement dans le temps) et le voyage d'un point de l'espace-temps à un autre (déplacement à travers l'espace et, simultanément, à travers le temps). Le temps de ce voyage serait considérablement réduit, grâce au trou de ver. Ainsi, concernant les voyages dans le temps, il serait possible de se retrouver rapidement (dans des délais il est vrai à préciser) au temps du Big Bang, c'est-à-dire à la création de notre univers .

Combien de temps pourrait durer un trou de ver. Serait-il éphémère, donnant à peine le temps le traverser ? Ou pourrait-il durer longtemps, éventuellement aussi longtemps que l'univers lui-même ? Aujourd'hui, la littérature sur les trous de vers est abondante et ces questions sont couramment abordées. .

Les trous de ver résultent essentiellement d'une connexion entre deux trous noirs,. Les trous noirs sont considérés comme formant essentiellement le centre des galaxies. Il s'agit d'objets si denses qu'aucune forme de matière ne peut en sortir. Très récemment, le 10 avril 2019, grâce à des techniques complexes faisant appel à la radio-astronomie, des astronomes pensent avoir observé le trou noir dit M87*, trou noir super-massif situé au cœur de la galaxie du même nom. Des images ont été diffusées qui ont fait l'objet d'une large diffusion.

L'on pense qu'il pourrait en théorie exister deux sortes de trous de ver. Ceux que l'on peut traverser sans pouvoir en ressortir et ceux qui sont traversables. Mais l'on ne savait pas s'ils pourraient durer suffisamment longtemps pour permettre en principe d'être traversé.

Pour qu'ils se forment, l'espace-temps doit, au lieu d'être stable comme il est généralement admis, pouvoir changer de forme pour comporter des irrégularités dont les trous de vers. Ceci n'est pas envisageable par la physique classique, mais l'est par la physique quantique. Rappelons que la physique quantique, ou mécanique quantique, est aujourd'hui considérée comme un arrière-plan non-séparable de la physique classique. Son utilisation permet aujourd'hui de réaliser de nombreuses expériences et divers dispositifs faisant appel à elle. La mécanique quantique permet en principe à l'espace-temps de se déformer, mais pendant un court instant seulement.

L'équipe de chercheurs ayant écrit l'article référencé ci-dessous, dirigée par Diandiane Wang, de l'Université de Californie, a fait appel à la Théorie des Cordes pour expliquer l'existence possible de trous de ver traversables. Pour cette théorie, récusée il est vrai par de nombreux cosmologistes, les éléments de base de l'univers sont constitués de petites cordes, pouvant se briser. Elles contiennent suffisamment d'énergie pour pouvoir, quand elles se brisent, faire apparaître deux trous noirs aux extrémités de la corde. La taille de ces trous noirs dépend de l'énergie de la corde. Certains peuvent être minuscules. Nous pourrions en être entourés sans les percevoir, d'autres pourraient être du type super-massif. Lorsque les trous de noirs résultant de la brisure apparaissent, ils peuvent ou bien se séparer ou bien rester reliés par des trous de ver.

Pour Diandiane Wang, la courbure de l'espace-temps ralentit la séparation entre deux trous noirs. Ils pourraient même rester statiques l'un par rapport à l'autre et permettre au trou de ver de ne pas se refermer. Ceci étant, peu de trous de vers seraient en ce cas suffisamment importants pour permettre à une personne de les emprunter. Mais Wang pense que dans le cadre de la mécanique quantique, une telle perspective serait envisageable. Certains trous de vers pourraient rester ouverts tout au long de l'histoire de l'univers, voire indéfiniment.

Bien mieux, le processus aboutissant à la création d'un trou de ver pourrait selon lui être enclenché par les humains. Mais de tels trous de ver ne permettraient pas cependant à ceux-ci de se déplacer plus vite que la vitesse de la lumière.

On se demandera quel est l'intérêt de telles spéculations scientifiques, reposant seulement sur une base mathématique et risquant de ne jamais pouvoir être vérifiées expérimentalement. Mais il faut se souvenir que l'hypothèse de la rotondité de la Terre avait été formulée par certains philosophes de l'Antiquité, plusieurs siècles avant d'avoir pu être vérifiée par les premiers navigateurs transocéaniques.

Référence: 

27/09/2019. Classical and Quantum GravityDOI: 10.1088/1361-6382/ab436f
Creating a traversable wormhole

Abstract

We argue that one can nucleate a traversable wormhole via a nonperturbative process in quantum gravity. To support this, we construct spacetimes in which there are instantons giving a finite probability for a test cosmic string to break and produce two particles on its ends. One should be able to replace the particles with small black holes with only small changes to the spacetime away from the horizons. The black holes are then created with their horizons identified, so this is an example of nucleating a wormhole. Unlike previous examples where the created black holes accelerate apart, in our case they remain essentially at rest. This is important since wormholes become harder and harder to make traversable as their mouths become widely separated, and since traversability can be destroyed by Unruh radiation. In our case, back-reaction from quantum fields can make the wormhole traversable.

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