Un trou noir classique possède une température et d'autres propriétés thermodynamiques. Lorsque les physiciens ont commencé à prendre en compte la variation de la constante cosmologique — l'énergie du vide —, un étrange couplage est apparu dans les équations. En modifiant la taille de l'univers, on change simultanément deux choses apparemment distinctes : la charge de couleur de la théorie (le nombre de « couleurs », ou variétés de particules) et son volume spatial. En thermodynamique ordinaire, ce sont des grandeurs indépendantes, mais ici elles vont de pair. Comme si, en chauffant une bouilloire, le volume de l'eau et sa couleur changeaient toujours ensemble, sans exception.

Dans ce nouveau travail, les scientifiques ont étudié non pas un trou noir ordinaire, mais un trou noir quantique dans le cadre de la double holographie. L'idée est que notre univers tridimensionnel avec gravité peut être équivalent à une théorie plate bidimensionnelle sans gravité à sa frontière — c'est le principe holographique. Dans la double holographie, on ajoute une couche supplémentaire : la frontière elle-même devient une membrane physique avec sa propre gravité. Ainsi, un trou noir classique dans le volume se transforme en un trou noir quantique de dimension inférieure, où la rétroaction de la matière sur la géométrie est déjà prise en compte.

C'est précisément cette rétroaction qui tranche le nœud gordien. La matière sur la membrane fournit une variable indépendante supplémentaire — la charge de couleur, qui n'est plus rigidement liée au volume. Les auteurs ont testé le mécanisme sur un exemple concret — le trou noir BTZ dans un espace-temps tridimensionnel. Il s'est avéré que les corrections quantiques introduisent naturellement le degré de liberté manquant. Ainsi, la nature elle-même, sans artifices, résout la contradiction qui a récemment attiré l'attention des théoriciens.