Peut-on faire apparaître un trou noir dans un accélérateur de particules ? Une équipe a recherché les traces de ces objets hypothétiques dans les collisions du Grand collisionneur de hadrons, au CERN, près de Genève. Elle n’en a trouvé aucune, mais ce résultat permet de resserrer les limites de certaines théories sur la gravité.
- Le CERN a analysé des collisions de protons sans détecter de minitrous noirs.
- Ces objets hypothétiques dépendent de dimensions spatiales supplémentaires modifiant la gravité.
- L'absence de signal écarte certains modèles théoriques mais ouvre de nouvelles voies de recherche.
Ce que les chercheurs espéraient repérer
Les minitrous noirs envisagés ici n’auraient rien à voir avec ceux que les astronomes observent dans l’espace. Ils seraient minuscules et extrêmement fugaces : s’ils se formaient lors d’une collision, ils se désintégreraient presque aussitôt en produisant d’autres particules.
Leur existence dépendrait de conditions encore hypothétiques, notamment de dimensions spatiales supplémentaires qui modifieraient le comportement de la gravité à très petite échelle. Les détecter offrirait une piste pour rapprocher la physique quantique, qui décrit l’infiniment petit, et la théorie de la gravité.
Une partie du terrain où ces objets pourraient se cacher vient donc d'être écartée.
Une absence qui apporte tout de même une réponse
Les physiciens ont examiné des données recueillies par le détecteur CMS lors de collisions de protons. Ils ont cherché des événements très énergétiques ainsi que la dispersion des particules qui pourrait signaler la désintégration d’un minitrou noir. Aucune signature convaincante n’est apparue.
Ce constat ne signifie pas que tous les minitrous noirs possibles sont exclus. Il indique que les modèles étudiés ne se manifestent pas dans la région que cette analyse permet de sonder. Une partie du terrain où ces objets pourraient se cacher vient donc d’être écartée.
Une méthode utile pour d’autres recherches
Pour distinguer un éventuel signal des collisions ordinaires, l’équipe a également employé une nouvelle méthode d’analyse des événements rares. Elle pourrait servir à rechercher d’autres phénomènes que les théories envisagent, mais que les expériences n’ont pas encore observés.
Les chercheurs ont ainsi traqué des traces de sphalérons, des configurations théoriques de champs de particules susceptibles d’éclairer le déséquilibre entre matière et antimatière dans l’Univers. Ils n’en ont pas trouvé non plus. Les futures données du collisionneur permettront de poursuivre ces recherches.
À retenir : le CERN n’a pas créé de minitrou noir identifié dans les collisions analysées. L’intérêt de cette étude est de préciser quelles hypothèses restent compatibles avec les observations et où chercher ensuite.
Questions fréquentes
Pourquoi les chercheurs cherchaient-ils des minitrous noirs au CERN ?
Les détecter offrirait une piste pour rapprocher la physique quantique et la théorie de la gravité. Leur existence dépendrait de dimensions spatiales supplémentaires qui modifieraient le comportement de la gravité à très petite échelle.
Comment les chercheurs auraient-ils identifié un minitrou noir en cas de formation ?
Ils auraient cherché des événements très énergétiques ainsi que la dispersion des particules qui pourrait signaler la désintégration d’un minitrou noir, car ces objets se désintégreraient presque aussitôt en produisant d’autres particules.
Quel est l'intérêt scientifique de cette étude malgré l'absence de découverte ?
L’étude précise quelles hypothèses restent compatibles avec les observations et où chercher ensuite. Elle a également permis de développer une nouvelle méthode d’analyse des événements rares applicable à d’autres phénomènes théoriques non encore observés.
