Le tourbillon d'un trou noir dérègle le rythme quantique express
Un trou noir en rotation entraîne l'espace-temps, comme une cuillère fait tourbillonner du miel épais. Ce tourbillon est une manifestation de la courbure de l'espace-temps. Mais l'essentiel est ailleurs : il peut modifier le rythme quantique de la matière, même là où aucune force n'agit.
Le coupable est un effet découvert par Yakir Aharonov et David Bohm : le « rythme ondulatoire » d'une particule quantique (appelé phase) peut être décalé sous l'influence d'un champ invisible. Les scientifiques ont appliqué cette idée aux paires d'électrons — les principaux vecteurs de la supraconductivité. À proximité d'un trou noir supermassif (comme Sagittarius A* au centre de la Galaxie), le décalage de phase atteint 10²⁴ radians. Pour comparaison : un tour complet de l'aiguille d'une montre représente environ 6 radians, alors qu'ici le décalage équivaut à des milliards de tours.
Une vérification directe est impossible pour l'instant, mais le même effet, bien plus faible, est déjà observé dans des expériences terrestres : c'est la rotation de notre planète qui tord l'espace.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2602.20337
The unification of quantum mechanics and general relativity remains among the most profound challenges in fundamental physics. Here we investigate a novel quantum probe of strong-field gravity: the gravitomagnetic Aharonov-Bohm (AB) effect for Cooper pairs propagating in Kerr spacetime. The frame-dragging induced by a rotating black hole (BH) generates an effective vector potential through the off-diagonal metric component $$g_{t\phi}$$, which couples to the macroscopic phase of the superconducting condensate. We derive the gauge-invariant AB phase shift $$\Delta\theta = (4\pi m^* Ma/\hbar)(1/r_2 - 1/r_1)$$ for an interferometer with arms at radii $$r_1$$ and $$r_2$$, where $$m^* = 2m_e$$ is the Cooper pair mass and $$a$$ is the BH spin parameter. Remarkably, the predicted phases reach $$|\Delta\theta| \sim 10^{24}$$ radians for Sgr~A* and $$\sim 10^{27}$$ radians for M87*, reflecting the enormous gravitomagnetic flux near supermassive BHs. We analyze the dependence on interferometer geometry, demonstrate that tidal disruption of Cooper pairs is negligible at distances $$r \gtrsim 10\,r_s$$, and establish connections to the geometric Berry phase. Although direct experimental realization remains beyond current technology due to the vast distances involved, our framework provides quantitative predictions linking quantum coherence to spacetime curvature, complementing recent observations of gravitational AB phases in atom interferometry.
Ce décalage est si grand qu'il correspondrait à 10²³ tours complets — des milliards de fois plus que le nombre d'étoiles dans notre Galaxie.
Dans le film « Interstellar », les héros voient le trou noir Gargantua tordre l'espace lui-même.