Dans le monde quantique, l'agitation est permanente. Les particules échangent de l'énergie, s'intriquent, s'influencent mutuellement. On pourrait croire que plus il y a d'acteurs dans ce jeu, plus il est difficile de prédire le résultat. Mais parfois, l'ordre naît du chaos.
Des physiciens ont exploré le modèle SYK, un terrain d'entraînement mathématique pour étudier le chaos quantique. Dans ce modèle, de nombreuses particules interagissent de manière aléatoire : chacune peut se connecter à n'importe quelle autre, et la force de la connexion change constamment. Les auteurs de l'étude ont démontré qu'à certaines échelles d'énergie (intermédiaires entre le micro et le macro), le système se comporte comme un ensemble de particules indépendantes. Ses propriétés statistiques, comme la distribution des niveaux d'énergie, coïncident avec la loi gaussienne universelle. C'est la fameuse courbe en cloche qui décrit de nombreux phénomènes naturels.
C'est comme une grande réunion où tout le monde parle en même temps. Si les conversations sont simultanées et aléatoires, de l'extérieur on n'entend qu'un bourdonnement régulier, même si à l'intérieur l'activité est intense. Ici, c'est pareil : les interactions chaotiques se moyennent et le système paraît simple.
Ce résultat est important non seulement pour la physique fondamentale. Le modèle SYK est étroitement lié aux trous noirs et à la gravité quantique. Comprendre comment la simplicité y émerge pourrait éclairer la structure de l'espace-temps aux plus petites échelles.
Le modèle SYK a été inventé en 1993 comme un exemple jouet de chaos quantique, mais en 2015, on a découvert qu'il décrit les propriétés des trous noirs, des objets des milliards de fois plus massifs que le Soleil.