Trou noir artificiel créé dans un laboratoire chinois

Si vous n'avez pas entendu parler des métamatériaux et de ce qu'ils peuvent faire, où étiez-vous ? Jusqu'à présent, la majeure partie de la couverture médiatique s'est concentrée sur les capes d'invisibilité, mais ce n'est que le début du plaisir que les physiciens peuvent avoir avec ce genre de choses. Il y a quelques semaines à peine, nous discutions de la façon de recréer le big bang à l'intérieur d'un métamatériau. Et plus tôt cette année, un groupe de physiciens a suggéré qu'il devrait être possible de créer un trou noir en utilisant des métamatériaux. C'est une idée intéressante mais une démonstration serait plus excitante.

Avancez Qiang Cheng et Tie Jun Cui au State Key Laboratory of Millimeter Waves de l'Université du Sud-Est à Nanjing, en Chine, qui ont utilisé des métamatériaux pour créer le premier trou noir artificiel au monde dans leur laboratoire. Oui, un vrai trou noir.

Ce n'est pas aussi effrayant qu'il y paraît. Un trou noir est une région de l'espace d'où la lumière ne peut pas s'échapper (c'est pourquoi il est noir). Selon la théorie de la relativité d'Einstein, les trous noirs se forment lorsque l'espace est tellement déformé par une masse importante que la lumière ne peut pas échapper à son champ gravitationnel.

Mais la gravité n'a pas besoin d'être impliquée. Les métamatériaux déforment également l'espace, en ce qui concerne la lumière en tout cas (il existe en fait une analogie mathématique formelle entre ces distorsions optiques et gravitationnelles). Les physiciens ont déjà exploité cette distorsion pour diriger la lumière autour d'un objet dans un métamatériau afin de créer une cape d'invisibilité. Si cela est possible, des distorsions plus exotiques devraient également être possibles.

Maintenant, Qiang et Tie ont créé un métamatériau qui déforme l'espace si sévèrement que la lumière qui y pénètre (dans ce cas les micro-ondes) ne peut pas s'échapper.

Leur trou noir est constitué de 60 couches de circuits imprimés disposés en cercles concentriques (voir photo ci-dessous). Les cartes de circuits imprimés sont recouvertes d'une fine couche de cuivre à partir de laquelle Qiang et Tie ont gravé deux types de motifs qui résonnent ou non aux micro-ondes.

Dans leurs expériences, ils ont mesuré des micro-ondes à 18 GHz entrant et aucune sortant. Et la symétrie circulaire de leur métamatériau signifie que les micro-ondes sont absorbées dans toutes les directions à la fois. Ce qu'ils ont construit est le premier trou noir artificiel au monde. (Au cas où vous vous poseriez la question, l'énergie absorbée par le trou noir est émise sous forme de chaleur.)

C'est un morceau de physique passionnant et pas seulement parce que c'est un gros titre. Les trous noirs artificiels pourraient avoir des applications importantes, notamment en tant que capteurs de lumière pour le photovoltaïque. La perspective d'un trou noir dans chaque foyer n'est peut-être pas aussi farfelue qu'il y paraît.

Réf : arxiv.org/abs/0910.2159 : Un trou noir électromagnétique fait de métamatériaux

cacher