Stephen Hawking envisageait la création de trous noirs sur Terre, et ça pourrait arriver

Le LHC est un accélérateur de particules de 27 kilomètres de long construit sous la frontière entre la Suisse et la France. Il a été principalement conçu pour créer des bosons de Higgs, qui étaient à l'époque la dernière pièce manquante du modèle standard de la physique des particules. Les bosons de Higgs sont des particules qui aident à expliquer pourquoi d'autres particules ont une masse.

En 2009, cette machine était au cœur d'une controverse. La question se posait de savoir si l'instrument pourrait créer des trous noirs susceptibles de détruire la Terre.


Le LHC a été mis en marche avec succès en novembre 2009. Les détecteurs ATLAS et CMS, qui surveillent les résultats des collisions de particules, ont rapidement trouvé des traces de bosons de Higgs. Mais jusqu'à présent, le LHC n'a pas créé de trous noirs.

Cependant, Stephen Hawking n'écartait pas la possibilité que le LHC puisse créer des trous noirs. Généralement, on pense aux trous noirs comme étant les restes effondrés d'étoiles massives. Mais en réalité, n'importe quelle masse pourrait devenir un trou noir si on la comprimait suffisamment. Même une seule paire proton-antiproton, accélérée à une vitesse proche de celle de la lumière et entrant en collision, pourrait former un trou noir si suffisamment d'énergie était concentrée dans un espace suffisamment petit.

En même temps, si le LHC avait réussi à créer des trous noirs, cela aurait signifié la fin de l'ambition des physiciens de sonder toujours plus profondément la matière. La gravitation finira par imposer une limite à cette exploration: en concentrant trop l'énergie, cette dernière finira par créer un trou noir, faisant disparaitre aux yeux des détecteurs toutes les données relatives aux collisions.

La question de savoir à quel point on peut réduire l'échelle d'observation avant que la gravité ne prenne le dessus est fondamentale pour la quête d'une "théorie du tout", qui unifierait toutes les forces de la nature. C'était le rêve d'Einstein, et c'est aussi celui de nombreux physiciens aujourd'hui.

Ces informations sont issues du livre "L'Origine du temps" de Thomas Hertog, collaborateur de longue date de Stephen Hawking. Il relate dans ce livre la vie et le travail inachevé du célèbre physicien. L'ouvrage est disponible à 24,90€ sur Amazon.

Le risque pour la Terre ?

Revenons à l'appréhension que le Grand collisionneur de hadrons (LHC) puisse, par inadvertance, créer un trou noir capable d'engloutir la Terre. Cette idée, bien que spectaculaire, semble toutefois plus relever de la science-fiction que de la réalité. En effet, si le LHC était capable de créer des trous noirs, ces derniers auraient été extrêmement petits et se seraient évaporés presque instantanément.

L'évaporation d'un trou noir peut paraître surprenante au premier abord. Après tout, un trou noir est généralement décrit comme un objet céleste si dense et massif que rien, pas même la lumière, ne peut échapper à sa force de gravité. Comment un tel objet pourrait-il s'évaporer ?

L'évaporation provient d'une théorie proposée par le physicien britannique Stephen Hawking. Selon celle-ci, un trou noir n'est pas entièrement noir, mais émet une petite quantité de particules - ce qu'on appelle la "radiation de Hawking". Cette émission est due à l'effet de la mécanique quantique près de l'horizon des événements du trou noir, la frontière à partir de laquelle rien ne peut échapper.


Dans le cas d'un trou noir hypothétiquement produit par le LHC, ce trou noir serait si petit qu'il émettrait une grande quantité de radiation de Hawking et s'évaporerait presque instantanément. Cette émission serait d'ailleurs si intense qu'elle pourrait être détectée par les instruments du LHC. Or, jusqu'à présent, aucune trace de tels trous noirs n'a été observée. Ainsi, malgré l'inquiétude initiale, il semble que le LHC ne soit pas à même de produire des trous noirs.

En réalité, la nature fait ce que le LHC essaie de faire, mais de manière beaucoup plus intense et à une échelle beaucoup plus grande. Les rayons cosmiques, des particules de haute énergie provenant de l'espace, frappent constamment l'atmosphère terrestre. L'énergie de ces particules est souvent bien plus élevée que celle des particules accélérées par le LHC.

Ainsi, si les collisions de particules de haute énergie pouvaient créer des trous noirs dangereux, la Terre (et toutes les autres corps célestes) aurait été engloutie il y a bien longtemps. Or, nous sommes toujours là, ce qui constitue une preuve empirique assez solide que les trous noirs créés de cette manière ne présentent aucun danger. En effet, tout comme les trous noirs hypothétiques du LHC, les trous noirs créés par les rayons cosmiques seraient infiniment petits et s'évaporeraient instantanément via la radiation de Hawking.

Et pour le FCC, qui sera presque 8 fois plus puissant que le LHC ?

Le Future Circular Collider - ou Futur Collisionneur Circulaire (FCC) - sera la successeur du LHC (voir notre actualité: FCC: ce futur colossal accélérateur de particules fait passer le LHC pour un jouet). Il devrait faire plus du triple de la longueur du LHC, avec un tunnel circulaire de 91 kilomètres sous la France et la Suisse. Son objectif: repousser les limites de l'énergie et de l'intensité des collisionneurs de particules pour atteindre des énergies de collision de 100 TeV, contre 13 TeV pour le LHC au maximum.


Le FCC suscitent à nouveau des questions sur la possibilité de créer des trous noirs. Toutefois, bien que le FCC soit en mesure de générer des collisions de particules de haute énergie inédites en laboratoire, il est important de garder à l'esprit la perspective que nous avons évoquée précédemment.

Rappelons que les rayons cosmiques naturels surpassent de loin l'énergie des collisions produites même par ce futur super collisionneur. Et pourtant, les rayons cosmiques n'ont pas réussi à engloutir la Terre dans un trou noir. De plus, les principes fondamentaux de la physique s'appliqueront également au FCC. Donc, même si les détails des expériences menées au FCC seront différents de ceux du LHC, les mêmes principes de base garantissent que le FCC, comme le LHC avant lui, ne présente pas de risque de créer un trou noir destructeur.