Des physiciens de l'UC Santa Barbara ont poussé la recherche de trous noirs microscopiques au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) du Centre européen pour la recherche nucléaire (CERN) vers de nouveaux territoires - et, comme le veut la tradition en physique des particules, n'ont rien trouvé. Ce qui, s'empressent-ils d'ajouter, est déjà quelque chose.\n\nCes trous noirs hypothétiques seraient extraordinairement petits et éphémères. S'ils pouvaient être produits au LHC, leur existence pourrait aider les physiciens à répondre à certaines des questions les plus profondes sur l'espace-temps et la gravité. La recherche a aussi donné aux chercheurs l'occasion de tester une nouvelle technique pour détecter des particules rares et inconnues, parce que pourquoi gaspiller un résultat nul parfaitement bon ?\n\n« Si nous avions trouvé des preuves, nous aurions pu commencer à étudier directement la gravité quantique », a déclaré Tamas Vami, chercheur dans l'expérience Compact Muon Solenoid (CMS) qui effectue son post-doctorat sous la direction du professeur de physique de l'UCSB Joe Incandela. « C'est un pas vers l'unification de toutes les forces fondamentales connues, un objectif que les physiciens poursuivent depuis plus d'un siècle. » Donc, pas de pression.\n\nLa recherche n'a pas mis en évidence de trous noirs quantiques. Mais en physique des particules, ne pas détecter quelque chose peut encore fournir des informations importantes en excluant les endroits où cela pourrait exister - une discipline construite presque entièrement sur l'équivalent scientifique de regarder sous le canapé.\n\n« Ce n'est pas une impasse », a déclaré Danyi Zhang, étudiante-chercheuse diplômée du laboratoire Incandela. « Le résultat est une limite d'exclusion, ce qui est une déclaration réelle et publiable : "Si cette chose existait avec ces propriétés, nous l'aurions vue. Nous ne l'avons pas vue, donc nous pouvons l'exclure ici." C'est une connaissance authentique sur le fonctionnement de l'univers. » Une connaissance authentique, livrée sous la forme d'un haussement d'épaules à une gamme d'énergie très spécifique.\n\nL'une des principales énigmes de la physique fondamentale concerne l'énorme différence entre l'échelle de l'univers que nous expérimentons et l'échelle de Planck, l'échelle d'énergie fondamentale associée à la gravité quantique. Certains physiciens ont proposé qu'une nouvelle physique ou une symétrie non découverte pourrait expliquer cette différence. Crucialement, certains de ces effets pourraient apparaître à des niveaux d'énergie que le LHC peut atteindre.\n\nDes années d'expériences ont déjà éliminé de nombreuses possibilités théoriques, et l'absence continue de signes clairs de nouvelle physique au LHC est devenue un défi majeur pour les chercheurs. Mais des situations similaires se sont produites auparavant. Les périodes où les théories existantes avaient du mal à expliquer les observations ont parfois conduit à des cadres radicalement nouveaux, notamment la théorie de la relativité d'Einstein. Pour cette raison, les chercheurs affirment que les résultats nuls sont une partie importante du progrès scientifique. Chacun réduit le nombre de possibilités viables et aide à déterminer où les expériences futures devraient chercher. C'est, essentiellement, la partie de Marco Polo la plus chère du monde.\n\nLes résultats de Vami et Zhang sont publiés dans la revue Progress in High Energy Physics (PHEP).\n\nLa possibilité de produire des trous noirs au LHC est apparue il y a environ deux décennies. Les physiciens ont proposé que si suffisamment d'énergie était concentrée dans une région extrêmement petite, et si des dimensions spatiales supplémentaires (déjà requises en théorie des cordes) existaient, alors des trous noirs quantiques pourraient se former lors des billions de collisions proton-proton créées par l'accélérateur.\n\nCes objets ne ressembleraient en rien aux énormes trous noirs astrophysiques trouvés dans l'univers.\n\n« Ils ne resteraient pas très longtemps - si vous en fabriquiez un, il se désintégrerait immédiatement », a déclaré Steven Giddings, théoricien de la physique à l'UCSB, expert des implications paradoxales de la combinaison de la mécanique quantique et de la gravité, et l'un des rares scientifiques à l'époque à avoir proposé que, dans certaines conditions, ces minuscules vides dans l'espace-temps puissent exister.\n\nLorsque les scientifiques ont discuté pour la première fois de cette possibilité, l'idée a été largement mal comprise. Les inquiétudes du public se sont concentrées sur la possibilité que le LHC puisse créer des trous noirs stables, même si les trous noirs quantiques