Théorie futuriste : utiliser de minuscules trous noirs comme sources d’énergie nucléaire
Selon Zhan-Feng Mai et Run-Qiu Yang, de l’université de Tianjin, en Chine, de minuscules trous noirs pourraient théoriquement être utilisés comme source d’énergie.
D’après leurs calculs (lien plus bas), ces objets ultradenses pourraient faire office de batteries rechargeables et de réacteurs nucléaires, en fournissant de l’énergie à l’échelle du gigaélectronvolt. En fait, l’énergie extraite ne provient pas de l’intérieur du trou noir, mais de l’extérieur : les plus fortes concentrations de gravité connues dans l’Univers.
On pense que notre Univers est truffé de trous noirs, mais il n’est pas toujours aisé de les repérer. Les découvertes réalisées suggèrent que la masse de ces mystérieux objets varie d’environ 5 fois la masse du Soleil à des dizaines de milliards de masses solaires. Mais il existe une autre catégorie de trous noirs, du moins en théorie. Il s’agit des (hypothétiques) trous noirs primordiaux, qui peuvent être minuscules dans l’espace, jusqu’à des tailles subatomiques.
Alors que les trous noirs de masse stellaire se forment à partir des noyaux effondrés d’étoiles massives mortes, on pense que les trous noirs primordiaux se sont formés à partir des surdensités du plasma primordial qui a rempli l’Univers après le Big Bang. Nous ne savons pas s’ils existent ou non, mais s’ils existent, ils offrent de nombreuses possibilités. L’une d’entre elles est la matière noire, pour laquelle les trous noirs primordiaux ont été considérés comme un candidat intéressant. Il semble maintenant que nous puissions exploiter d’une manière ou d’une autre ces failles hypothétiques dans l’espace-temps.
Une batterie convertit l’énergie non électrique en énergie électrique. Un réacteur nucléaire exploite la puissance des réactions nucléaires pour produire de l’énergie. Selon Mai et Yang, un minuscule trou noir pourrait théoriquement faire les deux, ils précisent :
En partant du fait que le trou noir possède une force gravitationnelle extrêmement forte, une question intéressante se pose : pourrions-nous, du moins en théorie, utiliser la force gravitationnelle des trous noirs pour produire de l’énergie électrique, c’est-à-dire utiliser les trous noirs comme des batteries ? Dans cette étude, nous soutenons théoriquement que nous pouvons utiliser un trou noir de Schwarzschild comme une batterie rechargeable.
Les trous noirs de très petite taille posent toutefois un problème : le rayonnement de Hawking. Il s’agit de la masse perdue par un trou noir en raison de l’interaction entre l’horizon des événements du trou noir, la limite à partir de laquelle même la lumière ne peut s’en échapper, et les champs quantiques situés à proximité. Plus le trou noir est petit, plus la perte de masse par rayonnement de Hawking est rapide. Si un trou noir est suffisamment petit, il s’évaporera complètement assez rapidement. On s’attend également à ce qu’un petit trou noir avale très rapidement de la matière, ce qui rendrait difficile l’extraction de quoi que ce soit de l’espace qui l’entoure.
Les chercheurs ont calculé qu’au maximum, le trou noir peut convertir 25 % de la masse entrante en énergie. Cela correspond à un taux d’efficacité de 25 %. La plupart des panneaux solaires disponibles dans le commerce ont un taux d’efficacité inférieur à 23 %. L’équipe a également déterminé qu’un trou noir pouvait obtenir un rendement similaire à celui d’un réacteur nucléaire. Leurs équations ont montré qu’à proximité d’un trou noir primordial, 25 % de la masse d’une particule alpha, produite par désintégration radioactive, peut être convertie en énergie cinétique.
Ce n’est pas vraiment testable… Même si nous étions sûrs de leur existence, nous ne pourrions pas capturer un trou noir primordial, encore moins le contenir et le contrôler. Mais l’analyse ouvre d’intéressantes pistes de réflexion. Notamment, l’équipe indique que son modèle de réacteur à trou noir se situe juste à l’intérieur de la fourchette de masse proposée pour la matière noire, ce qui soulève l’intrigante possibilité que nous puissions, peut-être, exploiter l’une des formes de matière les plus mystérieuses de l’Univers pour alimenter nos réfrigérateurs.
L’étude, qui devrait être publiée dans la revue Physical Review D, disponible en prépublication dans arXiv : Using black holes as rechargeable batteries and nuclear reactors.