Systèmes de laboratoire simulant les propriétés des trous noirs à l'aide de fluides, de lumière ou de gaz quantiques.Les trous noirs analogiques sont des systèmes de laboratoire qui imitent les propriétés clés des trous noirs astrophysiques—tels que les horizons des événements, le rayonnement de Hawking et la thermodynamique—en utilisant des milieux physiques entièrement différents. Ces systèmes permettent aux chercheurs de tester des prédictions de la physique gravitationnelle qui sont autrement impossibles à observer directement, des effets quantiques près des horizons à la thermodynamique de l'espace-temps lui-même.
Le concept a été proposé par William Unruh en 1981, qui a remarqué que les ondes sonores dans un fluide en mouvement se comportent comme des champs dans un espace-temps courbe. Les premières réalisations expérimentales sont apparues à la fin des années 2000 avec des ondes à la surface de l'eau et des systèmes optiques, suivies par des expériences sur des gaz quantiques dans les années 2010.
L'idée exploite l'analogie mathématique entre la propagation des ondes dans un fluide en mouvement (ou un autre milieu) et la propagation de la lumière dans un espace-temps courbe. Dans un fluide en écoulement, si la vitesse d'écoulement dépasse la vitesse des ondes dans une certaine région, un « horizon sonique » se forme : les ondes ne peuvent pas remonter le courant au-delà de ce point, tout comme la lumière ne peut pas s'échapper d'un trou noir. En concevant de tels écoulements dans des gaz quantiques ultrafroids, des fibres optiques, ou même des réservoirs d'eau, les physiciens peuvent créer des analogues contrôlables et étudier des phénomènes comme le rayonnement de Hawking (l'émission quantique à l'horizon) dans une expérience de laboratoire.
Les trous noirs analogiques sont utilisés pour étudier le rayonnement de Hawking, la turbulence quantique et la thermodynamique des horizons, fournissant des perspectives qui peuvent éclairer les théories de la gravité quantique. Ils servent également de bancs d'essai pour comprendre la perte d'information dans les trous noirs.
En 2016, une équipe du Technion en Israël a créé un trou noir sonique dans un fluide d'atomes de rubidium ultrafroids et a observé la première signature du rayonnement de Hawking—des phonons (particules sonores) émis depuis l'horizon.
