Une étude, dont les résultats intitulés «Observation of quantum Hawking radiation and its entanglement in an analogue black hole» ont été publiés dans la revue Nature Physics, a permis, grâce à un trou noir fabriqué en laboratoire qui au lieu de capturer la lumière ou la matière piège le son, d'observer la radiation de Hawking dans la première expérience convaincante sur le sujet.

Rappelons tout d'abord que le cosmologiste britannique Stephen Hawking avait prédit, en1974, qu’un rayonnement doit s’échapper de l’horizon d'un trou noir, une 'fuite' qu’il expliquait par le fait qu'à cause de la mécanique quantique, «le vide cosmique n’est pas vraiment vide», de sorte qu'en permanence, «des paires de particules et d’antiparticules apparaissent, s’annihilent, apparaissent, s’annihilent, etc».

Il en découle que, dans le cas, où «l’un des membres de la paire tombe dans le trou noir, laissant l’autre libre», les particules libérées «forment le fameux rayonnement dit de Hawking». Cependant, comme «cette radiation est très faible, un milliard de fois moins intense que celle baignant tout l’Univers», elle serait «encore plus difficile à voir qu’une luciole dans le phare d’une voiture». C'est ce qui a été vu dans l'étude ici présentée, «en observant pendant six jours d’affilée» le mini-trou noir de l'expérience.

Pour réaliser ce mini-trou noir artificiel, «environ un million d’atomes de rubidium» a été refroidi dans un cylindre de 100 micromètres de long, «par des lasers quasiment au zéro absolu (environ -273°C) pour fabriquer une mélasse appelée condensat de Bose-Einstein» dans lequel les atomes se comportent uniformément, «telle une armée marchant au pas». Cette matière a été ensuite scindée en deux régions: «dans l’une, des ondes acoustiques peuvent se propager normalement, dans les deux sens» tandis que dans l’autre, «elles sont comme un nageur essayant de remonter un courant plus fort que lui», ce qui fait que «le son ne peut s’échapper, comme dans un trou noir».

Pour faire apparaître la frontière du trou noir, appelée horizon, la vitesse du courant d’un côté est augmentée fortement, grâce à l'envoi d'un «coup de laser bleu au milieu du canal» créant une sorte de chute d’eau, accélérant le fluide: ainsi, «la marche devient trop haute pour les 'saumons' acoustiques qui voudraient la franchir».

Il est ainsi apparu quelques ondes sonores «émises simultanément par paires, de part et d’autre de l’horizon». Si ces deux sillages avaient déjà été vus dans des expériences précédentes, cette étude montre surtout que ces corrélations entre les deux côtés du 'trou noir' sont de nature quantique, exactement comme dans le modèle de Hawking. Cependant, il faut relever l'existence d'une contradiction par rapport à la théorie dans les observations de cette étude concernant les ondes de basse fréquence.