Quarks liés par des trous de ver ?

L'intrication quantique est l'une des théories les plus étranges issues de l'étude de la mécanique quantique - si étrange, en fait, qu'Albert Einstein l'a qualifié d'action effrayante à distance.

Raccourcis hypothétiques à travers l'univers, les trous de ver relient des points séparés dans l'espace-temps.

Essentiellement, l'intrication implique deux particules, chacune occupant plusieurs états à la fois, par exemple tournant simultanément dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Mais ni l'un ni l'autre n'a d'état défini jusqu'à ce que l'un soit mesuré, ce qui fait que l'autre particule prend instantanément un état correspondant. Les corrélations résultantes entre les particules sont préservées même si elles résident aux extrémités opposées de l'univers.

Mais qu'est-ce qui permet aux particules de communiquer instantanément, apparemment plus vite que la vitesse de la lumière, sur de si vastes distances ?

Un physicien du MIT examinant l'intrication à travers le prisme de la théorie des cordes a proposé une réponse : la création de deux quarks intriqués, les éléments constitutifs de la matière, donne simultanément naissance à un trou de ver reliant la paire.

Les résultats théoriques renforcent l'idée relativement nouvelle et passionnante selon laquelle les lois de la gravité qui maintiennent l'univers ensemble ne sont peut-être pas fondamentales mais découlent plutôt de l'intrication quantique.

Julian Sonner, post-doctorant senior au Laboratoire de science nucléaire et au Centre de physique théorique du MIT, a publié ses résultats dans la revue Lettres d'examen physique .

Pour voir ce qui émerge de deux quarks intriqués, il a d'abord créé un modèle théorique des quarks basé sur l'effet Schwinger, un concept de la théorie quantique qui permet de créer des particules à partir de rien. Une fois extraites du vide, ces particules sont considérées comme enchevêtrées.

Sonner a cartographié les quarks intriqués sur un espace à quatre dimensions, considéré comme une représentation de l'espace-temps. En revanche, on pense que la gravité existe dans la dimension suivante, où, selon les lois d'Einstein, elle agit pour plier et façonner l'espace-temps.

Pour voir quelle géométrie peut émerger dans la cinquième dimension à partir de quarks intriqués dans la quatrième, Sonner a utilisé le concept de la théorie des cordes de dualité holographique, utilisé pour dériver une dimension plus complexe de la dimension immédiatement inférieure.

Il a découvert qu'il en est ressorti un trou de ver reliant les deux quarks intriqués, ce qui implique que la création de quarks crée simultanément un trou de ver. Plus fondamentalement, dit-il, la gravité elle-même peut être le résultat d'un enchevêtrement. De plus, la géométrie de l'univers telle que décrite par la gravité classique peut être une conséquence de l'enchevêtrement - des paires de particules enchaînées par des trous de ver à effet tunnel.

C'est la représentation la plus basique à ce jour où l'enchevêtrement donne lieu à une sorte de géométrie, dit Sonner. Que se passe-t-il si une partie de cet enchevêtrement est perdue, et qu'arrive-t-il à la géométrie ? Il existe de nombreuses routes qui peuvent être suivies.

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