Comment des nuages de particules courbent la lumière express
Lorsque la lumière passe à proximité d'un corps massif comme un trou noir, sa trajectoire se courbe — un phénomène prédit par Einstein. Une nouvelle étude a pris en compte le fait que, près de tels objets, s'accumulent souvent des nuages d'hadrons — ces particules minuscules que l'on connaît à travers les protons et les neutrons des noyaux atomiques. Ces nuages agissent comme un brouillard visqueux : la lumière qui file en ligne droite dans le vide doit s'y « frayer un passage », perdant de sa légèreté.
Un coureur sur un terrain plat fonce sans obstacle. Dans un marais, en revanche, chaque pas s'enlise, les jambes se dérobent. De même, dans un milieu hadronique, la lumière s'alourdit — sa vitesse diminue et sa trajectoire se courbe plus fortement que dans le vide. Pour la première fois, les scientifiques ont décrit cet effet par une formule simple, dépendant de la densité des particules.
La méthode s'appuie sur les travaux de Bardeen et affine les prédictions de la courbure de l'espace-temps près des trous noirs. Mais le fait le plus étonnant, c'est que ces mêmes hadrons, qui courbent la lumière dans le cosmos lointain, composent chaque cellule de notre corps. L'univers est fait d'une seule étoffe — et la lumière y obéit à des lois communes.
Il s'avère que même à une densité extrêmement faible — une poignée de particules par mètre cube — la déviation du faisceau change d'une quantité mesurable.
Le ralentissement de la lumière dans un nuage de particules rappelle le « verre lent » de la science-fiction : la lumière y rampe pendant des années, et l'on peut y voir le passé.