Les trous noirs sont sans doute parmi les objets les plus mystérieux prédits par la Relativité Générale d'Einstein. Ils restent plus fascinants que jamais car ils se trouvent souvent au cœur des paradoxes entre la mécanique quantique et la relativité générale. La résolution de ces paradoxes conduit les physiciens théoriciens à formuler des conjectures profondes sur les structures fondamentales de la théorie de la gravité quantique. L'une des plus importantes de ces conjectures, connue sous le nom de «Weak Gravity Conjecture», a été proposée dans ce contexte en 2006 par Arkani-Hamed et ses collaborateurs. La version la plus simple de cette conjecture stipule que le rapport charge/masse des trous noirs électriquement chargés, au stade final de l'évaporation de Hawking, doit être supérieur à un, en unité de Planck,  dans tous les univers régis par la mécanique quantique. En termes simples, la conjecture dit que la gravité doit nécessairement être la force à longue portée la plus faible.

Dans un article récent, à paraître dans la revue Physical Review Letters (préprint disponible sur https://arxiv.org/abs/1902.03250 et publié dans https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.251103), B. Bellazzini de l'IPhT et ses collaborateurs ont enfin fourni une preuve rigoureuse de cette conjecture. Ce résultat important a été obtenu par une ingénieuse «expérience de pensée» où les photons sont dispersés dans un univers où l'une des dimensions de l'espace a été compactée sur un cercle, même si finalement les résultats s’appliquent en fait à notre espace-temps à 4 dimensions habituel. Etablir les propriétés quantiques des trous noirs correspond à constituer une base solide pour les propriétés fondamentales de la gravité quantique. Par ailleurs, la même expérience de pensée a également été utilisée dans le même article pour étudier l'énergie sombre et d'autres théories de la gravité modifiées de la gravité qui visent à expliquer l'accélération de l'univers.