Des trous noirs comme de l'eau bouillante ✛

Original: "Van der Waals Black Holes: Universality, Quantum Corrections, and Topological Classifications"

arXiv:2507.21663 · 2025-07-29 · CC BY 4.0 · 1 min

Relativité générale et cosmologie quantique Physique des hautes énergies - Théorie

Certains trous noirs se comportent comme de l'eau bouillante : ils peuvent s'évaporer et se condenser.

Certains trous noirs se comportent comme de l'eau : ils peuvent bouillir et se condenser. Leur entropie (le désordre) était autrefois mesurée par la surface de l'horizon — une découverte de Jacob Bekenstein et Stephen Hawking. Mais les effets quantiques ont compliqué l'entropie ; cependant, le lien entre les états extrêmes demeure — comme une goutte d'eau qui bout et s'évapore, mais obéit aux lois générales des liquides.

Les scientifiques ont construit une carte topologique des états, marquée par des charges. Différentes corrections quantiques dessinent différentes cartes. Dans un cas, les charges sont stables ; dans un autre, elles se divisent en groupes, mais la somme totale de leurs poids est inchangée. Ces charges sont comme des bulles dans une goutte bouillante : leur disposition change, mais l'« importance » totale reste la même. Le plus surprenant : plus un trou noir est massif, plus il est froid. Les records sont plus froids que le fond cosmique — leur température est proche du zéro absolu.

Le graphe entier →

Le trou noir le plus massif peut être plus froid que l'espace environnant — sa température est proche du zéro absolu.

\frac{\partial M_{\text{ext}}}{\partial \epsilon} = \lim_{M \to M_{\text{ext}}} \left( -T \frac{\partial S}{\partial \epsilon} \right) \cdot \frac{\partial S_{\text{BH}}}{\partial S}

La dérivée de la masse extrémale par rapport au paramètre de correction est égale à la limite du produit de la température par la dérivée de l'entropie, multiplié par le facteur de correction, c'est-à-dire la dérivée de l'aire de l'horizon par rapport à l'entropie modifiée.

S = \pi r_h^2 - \frac{\alpha \pi}{4} \ln\left(\frac{4r_h^2 + \alpha}{\alpha}\right)

L'entropie reçoit une correction logarithmique négative qui la réduit par rapport à l'aire de l'horizon.

Scientifiques

Jacob Bekenstein Stephen Hawking John Archibald Wheeler Fritz Zwicky Karl Schwarzschild Subrahmanyan Chandrasekhar

Notions

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